一种新型的多电平逆变器空间矢量控制方法

基于传统的两电平逆变器空间电压矢量方法,提出了一种新型的多电平逆变器空间电压矢量实现方法,该方法将一相的逆变单元分为基本单元和调制单元两部分,相应地对参考电压也要进行分解处理。在一个脉宽调制(PWM)周期中,只对调制单元进行PWM控制,基本单元输出的电平不变。仿真研究表明该方法输出电压波形总畸变率较小,可用于单元串联多电平逆变器的控制。     

多载波水平移相PWM调制策略的谐波分析

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。基于双边傅立叶变换,提出了一种多载波水平移相调制策略谐波分析方法,得出了输出电压谐波的解析表达式,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。在此基础上,以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与载波水平移相相结合的PWM（Pulse Width Modulation）调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,概括出采用模块化的多电平拓扑结构谐波消除的一般原则。最后,以DSP与CPLD为基础,搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

H桥多电平逆变器的混合载波交叠式PWM控制

为了增大逆变器的功率等级,改善输出电压的波形质量,提出了一种级联H桥多电平逆变器拓扑和与其相对应的PWM载波调制控制策略。该方法是根据传统混合频率载波调制策略,采用了同相的交叠式三角载波调制,结合了同相层叠式载波调制较好的消谐特点以及使高低压单元功率自然平衡的特点,使级联H桥多电平逆变器拓扑结构不仅可以输出多电平,还能解决混合调制下的功率环流现象,而且逆变器模块化比较简单,可以使逆变器在输出周期内功率达到自然平衡。以2个高低压单元为例,进行了仿真实验。实验结果验证了该逆变器结构和控制策略的可行性。     

基于等效电路模型的新型三电平逆变器载波调制方法的研究

提出了一种新型的基于三角载波水平移相的三电平逆变器PWM调制方法。通过分析三电平电压型逆变器主电路结构,建立了相应的等效模型,给出了一种提高等效开关频率的具有二重化特点的载波水平移相调制算法。该调制方法与三电平逆变器空间矢量方法相比,其具有计算简单、实现简单等优点,与一般载波垂直移相调制算法相比,其具有低次谐波小、等效开关频率提高一倍、容易滤波等优点。通过仿真研究,验证了该调制方法的可行性。通过建立等效模型为采用两电平三相逆变器各种调制算法来实现三电平逆变器的控制奠定了研究基础。     

一种新型的级联型多电平逆变器拓扑

本文介绍了一种新型级联型多电平逆变器拓扑结构,并对其PWM调制算法进行了仿真研究。该拓扑电路与传统的H桥级联型多电平逆变器相比,可以用相对较少的电力电子开关器件实现多电平的输出。该拓扑电路由一系列电平变换单元级联而成,可以减少开关器件的数目及其功率损耗、减小逆变电路的体积、提高逆变效率并具有相对简单的控制系统。最后基于Matlab/Simulink对该拓扑结构的PWM调制方法进行了仿真,仿真结果验证了该拓扑结构的正确性与优越性。     

基于多电平逆变器通用组合拓扑结构的调制策略研究

以级联型多电平逆变器拓扑结构为基础,提出了一种多电平逆变器通用组合拓扑结构的构成原则,对多电平逆变器拓扑结构的研究进行了统一.根据该通用拓扑结构所提供的自由度,构造出了几种新型的组合拓扑结构.同时,基于传统的应用于多电平逆变器的多载波SPWM调制策略,提出了对应于组合拓扑结构的组合调制策略,根据所提出的组合调制策略,很自然地产生了一种基于移相理论的SVPWM.仿真及实验结果验证了组合拓扑结构及组合调制策略的有效性,为多电平逆变器组合拓扑结构的实际应用奠定了基础.     

一种混合9电平电压源逆变器及其变频脉宽调制

介绍了一种应用于中高压变频调速装置的9电平输出电压源逆变器，逆变器的主电路由2种不同拓扑结构的逆变电路组成，分别使用不同参数的开关器件实现，可以综合利用阻断电压高的器件和开关速度快的器件的优点。分析了逆变器主电路的拓扑结构及特点，研究了主电路的开关模式后提出了一种基于载波调制的适合于任意电平数目混合逆变器的PWM(脉宽调制)算法，最后仿真研究了混合9电平逆变器在变速驱动场合中的应用，并验证了算法的有效性。对线电压的频谱分析表明，混合9电平逆变器有很好的输出波形，输出谐波含量少，在高频段输出线电压的总谐波畸变率小于5％，输出电压的dv／dt小，可用于驱动大容量的中高压异步电动机。     

五开关H桥逆变器改进PWM控制方法的研究

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPSPWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。     

基于FSM实现随机空间电压矢量PWM的新策略

提出一种新的随机空间矢量PWM调制策略,通过有限状态机(FiniteStateMachine,FSM)形成空间矢量PWM过程,实现有限状态之间的随机转换,从而对电压空间矢量进行随机调制。将该策略由两电平推广到三电平,发展了基于该策略的多电平随机空间矢量PWM方法。这种随机调制策略易于提高开关频率相结合,适合于数字实现。仿真和实验结果证明,这种随机空间矢量PWM策略是有效可行的。     

多载波水平调制策略的谐波分析及数字化实现

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与多载波水平移相式PWM调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。最后,以DSP与CPLD为基础,提出了一种水平移相式SPWM调制策略数字化实现方式,并搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

Balancing Switching Losses in Three-phase,Five-level Pulse-width Modulation Switched Voltage Source Inverter Using Hybrid Modulation Techniques

This article proposes a new switching strategy for a three-phase, five-level switched voltage source inverter. The single-carrier, multi-level pulse-width modulation (PWM) scheme is employed to generate gating signals for the power switches. The proposed modulation scheme is hybridized to enable the output voltage of the inverter configuration, inheriting the features of switching-loss reduction from fundamental PWM and good harmonic performance from multiple sinusoidal PWM. A sequential switching scheme is embedded with the already-employed hybrid modulation to overcome unequal switching losses and, therefore, differential heating among the power devices. Operational principles with switching functions are given. For an R-L load, Fast Fourier Transform (FFT) analyses of the output voltage waveforms were carried out, and the corresponding total harmonic distortion value of 26.09% was obtained. To verify the performance of the proposed modulation scheme, simulations and experiments are conducted on a 1.2-kW rated prototype of the inverter; adequate results are presented.     

新型五电平逆变器三维PWM控制

多电平逆变器已广泛应用于动态电能质量补偿，但因其电平增加，控制算法变得更为复杂。文中介绍了一种简单有效的新型控制算法——二层三维脉宽调制(3 Dimensional PWM)滞环控制算法。二层3DPWM滞环控制使控制算法大为简化，降低了对控制系统硬件和软件的要求，从而提高了系统的控制性能。很多三相四线制系统中中性线电流的补偿需要附加一桥臂分支来实现，使得原有的三桥臂逆变器变为四桥臂逆变系统，增加了系统的造价。利用三桥臂中线分开逆变器，可以减少四桥臂多电平逆变器中需要的绝缘栅双极晶体管(IGBT)的数量，降低成本，其补偿效果优于二电平或三电平的滞环算法。系统仿真结果表明，二层3DPWM滞环控制算法应用于五电平的控制是有效的和可行的。     

多电平变换器PWM控制技术研究现状综述及最新进展

近年来,多电平变换器成为高压、大功率电力电子系统应用领域的一个研究热点,而多电平脉宽调制PWM(pulse width modulation)控制方法是多电平变换器研究领域的核心问题之一。首先,阐述了3种载波PWM控制方法,并根据不同的控制指标介绍了各类优化载波PWM控制方法;其次,介绍了传统空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)算法,并根据算法优化及控制指标详细介绍了不同坐标变换下的SVPWM,着重阐述了虚拟SVPWM及在其基础上衍生的各类优化虚拟空间矢量PWM在中点电压平衡控制中的应用;最后,介绍了n电平任意段多电平SVPWM与SPWM之间的本质联系,以及根据其统一性提出的优化PWM算法。     

基于多电平随机脉宽调制技术的共模电压和谐波抑制方法

在PWM电机驱动系统中,多电平逆变技术可以降低系统中的共模电压和谐波含量,但是由于开关频率是固定的,在开关频率处的谐波仍很大。随机开关频率空间矢量调制技术可以通过对零矢量的控制,实现对共模电压的抑制,并且开关频率的随机化,使得开关频率处的幅值较大的谐波分散为一定带宽的幅值较小的谐波,降低了谐波的幅值。给出了混合型七电平逆变器的拓扑结构及控制方法,将高压单元的低频输出和低压单元的高频输出进行叠加,实现七电平的电压输出。分析了不同的开关状态对共模电压的影响,提出了用于共模电压抑制的矢量选择方法和用于降低谐波的开关频率随机化方法,仿真和实验结果显示,多电平逆变技术和随机脉宽调制技术的结合使用,大大降低了系统的共模电压和开关频率处的谐波分量。     

多电平逆变器多载波PWM调制策略的研究

介绍了多电平逆变器的思想,对多电平逆变器不同的拓扑结构进行了比较,研究和分析了用于多电平逆变器不同的多载波PWM调制策略.通过对未滤波的逆变器输出电压的谐波分析,对不同调制方法在线性调制区的谐波特性进行了比较.同时,也提出了一种混合的调制策略.分析了不同调制策略在不同的电平数下所具有的特性.讨论了逆变器电平数的增加对于输出电压频谱的影响,也研究了过调制对于输出电压频谱的影响.     

MMC的多载波调制策略对比分析

相比于传统直流输电技术,模块化多电平换流器型轻型直流输电系统MMC-HVDC（multi-level modular converter high-voltage direct-current）交流输出电压波形质量高,有良好的可扩展性,适用于多种电压和功率场合,而MMC调制策略对MMC系统的输出质量有很大影响,对调制策略进行研究很有必要。首先介绍了应用于MMC的载波移相调制（CPS-PWM）和载波层叠调制（LS-PWM）3种层叠方式的工作原理,并对CPS-PWM、PD-PWM、POD-PWM和APOD-PWM 4种调制进行了深入的对比分析;然后重点比较了4种调制策略在输出相电压谐波畸变率及等效开关频率等方面的表现,总结4种多载波调制的特点及应用场合;最后通过Matlab/Simulink搭建单端三相无源逆变MMC系统对4种调制进行对比分析,验证上述理论结果。     

基于电容箝位五电平H桥的逆变器应用

为研究基于电容箝位五电平H桥逆变器的应用,以电容箝位5电平H桥构成三相逆变器,结合电容箝位3电平和常规H桥电路的优点,并采用消谐波PWM和载波相移PWM相结合的调制策略,对所采用的逆变器拓扑及其控制策略的有效性进行了仿真和实验验证。结果表明:所采用的逆变器拓扑可以方便地得到5电平输出,提高了输出电压和功率等级;所采用的控制策略能够有效提高等效载波频率,降低滤波器的体积和容量;两种调制方法的结合可发挥各自的优势,使控制灵活、实现简单。