多电平逆变器四象限运行控制策略的研究

针对当前级联型多电平逆变器的能量变换只能单向传递,无法应用于需四象限运行的变负荷拖动的问题,设计了以双H桥为电压胞的电压胞拓扑,并采用滞环电流控制策略实现整流器近似单位功率因数的双向能量流动。逆变器控制采用载波移相SPWM技术,通过上位机与电压胞控制器的通信,实现启动/停、参数设置、故障诊断处理等任务,且电压胞具有结构简单、易于模块化设计、单元工作对称、开关负荷平衡,输出电压谐波小等优点。实验证明,该拓扑及控制策略满足四象限运行的要求。     

基于能量回馈型的双PWM功率单元的研究

传统级联型逆变器由于功率单元输入端采用不控整流桥结构,不能实现能量的双向流动,因此限制了其在矿井提升机等一类需要四象限运行场合中的应用;采用一种三相PWM整流器的能量回馈型功率单元的拓扑结构,搭建了基于DSP+FPGA结构的四象限功率单元的低压实验平台,通过试验验证,将PWM整流器的控制算法应用于四象限功率单元中。     

一种混合级联型多电平逆变器拓扑结构

在交流电动机调速领域,大容量多电平变换器的应用越来越广泛,为了改善系统性能,各种各样的多电平拓扑结构被提出.本文提出了一种新颖的混合级联式多电平拓扑结构,该结构将传统的H桥逆变器(主逆变器)和二极管钳位型三电平逆变器(从逆变器)结合起来,串联为电动机供电,而这其中仅仅只有主逆变器需要电压源.这种新型的拓扑结构由于增加了从逆变器作为辅助单元用于能量存储,可以提高系统的效率,一定程度上实现电动机的四象限运行.相比传统的H桥逆变器,该拓扑可以减少输入电压源的数目;当电动机以稳定速度运行时,从逆变器可以为负载提供无功能量.该拓扑结构在电力机车和大型舰船推进系统等领域有着广泛的应用前景.     

新型双向串联型Z源NPC三电平逆变器

传统Z源逆变器启动冲击电流大、不具备能量双向流动能力、存在非正常运行状态、输出电压电平数少。针对上述问题,提出双向串联型Z源NPC三电平逆变器。将串联型Z源网络与NPC三电平逆变器结合,内在抑制启动冲击电流;在阻碍能量回馈的二极管反并联全控开关管,流过全控开关管的电流能够反向流动,进而维持直流链峰值电压稳定,消除非正常运行状态。仿真结果表明：配合软启动策略,改进型拓扑能实现无冲击启动;具备能量双向流动能力;低功率因数时,正常运行;输出线电压电平数增加为5。     

多绕组高频变压器隔离式多电平变换器研究

为在高压大功率变换领域中省去工频变压器,并实现隔离、功率平衡和能量双向流动,提出了一种高频变压器隔离式级联型多电平变换器拓扑。级联H桥整流器和级联型逆变器的各个直流母线与采用多绕组高频变压器的隔离单元相连接,可通过多绕组变压器简单地实现各级负载不均衡时的功率平衡。本文给出了多绕组高频变压器隔离式多电平变换器的拓扑结构,并给出了包括级联H桥整流器控制和高频隔离单元控制的控制策略。实验结果验证了本文提出的拓扑和控制策略的正确性。     

一种新型四象限多电平变流器

提出了一种新型四象限多电平变流器拓扑结构,由级联H桥型整流器、中频变压器和级联H桥型逆变器三部分构成。建立了变流器的能量传输模型,提出了相应的控制方法和调制策略;分析了输入侧变换器的输出电压模型,给出了相应的调制算法流程。阐述了各中频H桥的工作相位的作用,即达到了控制各电容电压平衡的目的,实现了变流器的四象限运行。实验结果验证了拓扑结构和控制方法的正确性。所提变流器拓扑结构省去了传统的工频变压器,降低了变换器体积和重量,可以应用于高压大容量场合。     

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.     

新型混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略

为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,且输出电平数得以增加。然后,为减少所提方案应用于三相系统时所需直流电源的数量,提出了用三电平中点箝位型或T型逆变器电路作为高压单元的三相混合级联多电平逆变器拓扑。之后,针对所提逆变器拓扑的特性,提出了含有移相载波和层叠载波的混合调制策略,在满足逆变器输出高质量正弦脉宽调制电压波形的同时,有效减小了开关电容电压纹波和开关器件的切换频率及开关应力。最后,通过实验验证了所提混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略的可行性。     

基于虚拟磁链直接功率控制的四象限级联型多电平逆变器简化结构

传统四象限级联型逆变器由多个四象限电压胞组成，需要大量电量传感器及滤波电感，造成系统体积和成本显著增加。该文提出一种四象限级联型逆变器的新型简化结构，将基于虚拟磁链直接功率控制策略(virtual-flux-linkage direct power control strategy，VF-DPC)的PWM整流器与传统H桥逆变器相结合，引入虚拟磁链的概念并用于计算瞬时有功和无功功率，无需检测输入变压器二次侧输出电压，省去了交流电压传感器，并避免计算输入电流的微分；通过适当提高变压器感抗以起到滤波作用，从而取代了电压胞输入端滤波电感。所提出的简化结构具有体积小，有效降低传感器数量，抗干扰能力强，能量自由双向传递，输入、输出电流谐波含量较低等优点。仿真和实验结果证明了该新型简化结构及其控制策略的正确性和可行性。     

多电平双Y移30°永磁同步电机的矢量控制系统

为了进一步提高调速系统的容量,降低输出谐波和转矩脉动,将多电平逆变器与多相电机相结合,给出了五级十一电平级联型多电平逆变器驱动双Y移30°永磁同步电机的六相调速系统拓扑结构,分析了电压空间矢量在各正交空间的分布,研究了基于双级联型逆变器的四矢量空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。基于Matlab的仿真将级联型多电平逆变器驱动的双Y移30°永磁同步电机矢量控制系统与两电平逆变器驱动的双Y移30°永磁同步电机矢量控制系统进行比较,前者的转矩、稳态电流等性能均优于后者,其稳态电流总谐波畸变率仅为2.68%。基于DSP的实验表明级联型多电平逆变器输出波形接近正弦波,转矩脉动较小,稳态电流谐波含量低,达到了预期的控制效果,从而验证了本文所提方法的可行性。     

能馈式级联型高压变频器运行特性研究

基于传统级联型变频器驱动的高压异步电动机只能电动运行,为克服这一不足,提出了一种能馈式级联型高压变频器。用PWM整流器替代传统级联单元的不控整流桥,并对输入电流进行直接控制,在异步电动机处于再生制动状态时,输入电流自动反相,将再生能量回馈到电网,进而实现异步电动机的再生运行。所提出的新型高压变频器具有输入电流波形近似正弦,谐波污染小,自动实现能量双向流动,节能效果明显等优点。仿真和实验研究结果证明了该新型变频器的正确性和可行性。     

推挽双向电流源高频环节航空静止变流器研究

提出了推挽双向电流源高频环节逆变器电路拓扑 ,分析研究了其稳态原理和电压瞬时值反馈控制方案。设计并研制的 2 5 0VA2 7VDC/ 115V4 0 0HzAC航空静止变流器原理样机 ,具有电路拓扑简洁、双向功率流、控制简单、变换效率高、可靠性高等优点 ,在低输入电压小功率逆变场合具有重要应用价值。     

采用滑模变结构直接功率控制的回馈级联型逆变器设计与验证

回馈逆变器因可实现能量的双向流动而广泛运用于负载需要4象限运行的场合。为此,对回馈级联型逆变器(EFCI)进行了深入研究。对回馈级联型逆变器H桥整流部分,实现了滑模变结构直接功率控制(SMVR-DPC),除了可实现H桥有功、无功和直流电压控制外,还可减小逆变器输入电流中的谐波,该方法控制简单,具有很好的动态品质和鲁棒性以及小的总谐波畸变率(THD)。对回馈级联型逆变器H桥逆变部分,为了提高直流电压利用率并减小逆变器输出电流中的谐波,对其在60°坐标系中基于3电平逆变器的简化空间矢量调制进行了研究,该简化空间矢量调制的矢量选取与作用时间计算非常简单。最后,仿真与实验结果验证了所提方法的正确性。     

反激逆变器研究

该文提出一种新颖的反激逆变器，详细阐述了其工作原理、控制方案和设计方法。该逆变器工作于断续模式，是由两路双向反激直流变换器输入并联输出串联组成的一种单级隔离逆变器。反激逆变器占空比可以在0到0．8之间变化，从而得到较宽范围的输出电压；负载电流流过副边常通开关管，从而减小了导通损耗。实验结果表明该逆变器具有以下优点：双向功率传输、拓扑结构简单、使用器件少、控制方案简单、可靠性高以及良好的动态响应。     

新一代高压变频器设计方案

介绍了移相级联式高压变频器的结构和特点。这种高压变频器所用功率器件少,负荷均衡,输入输出线性度好,具有良好的控制特性。     

回馈式级联型变频器PWM整流控制及其谐波分析

研究了回馈式H桥级联型多电平变换器,利用移相变压器的二次侧漏抗代替PWM整流器的输入电抗器,采用比例积分加谐振(PIR)的调节方法,设计了电网电压定向控制的PWM整流器双闭环控制策略。同时,文中给出了H桥的功率单元拓扑结构、PWM整流器的数学模型及控制策略,对PIR调节器原理、功率单元及网侧电流谐波进行了分析阐述。通过实验,验证了移相变压器消除谐波的作用,以及控制策略对直流母线电压稳定的有效性,实验结果表明PWM整流器及其控制策略在电动机加速、减速过程中,表现出良好的四象限运行性能。     

一种新型移相级联式高压变频器

采用HV-IGBT元件、作桥级联式的电平逆变技术多重化输出和模块化设计的移相级联式高压变频器．具有结构简洁．安全可靠、无谐波污染等特点．详细介绍了其结构和特点。经试验和实际应用证明．这种高压变频器所用功率器件少．负荷均衡．输入输出线性度好．具有良好的控制特性。