直流电源PWM级联与多电平逆变器的技术改革

介绍了一种新型的直流电源PWM级联式多电平逆变器的基本工作原理和控制方法。     

混合级联式多电平逆变器的原理与控制

介绍了混合级联式多电平逆变器的基本工作原理与控制方法。     

基于三次谐波注入的级联多电平逆变器

详细分析了调制波变换技术和三次谐波注入多电平逆变器的原理,以及三次谐波注入后逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。并且,分析了在级联多电平逆变器开环PWM控制下,一般SPWM与三次谐波注入的不同。提出三次谐波注入法能够在不影响负载电流电压的情况下实现载波调制的优化控制,提高电压利用率。在Matlab／SimulinK环境下通过仿真,证实了理论的正确性。     

遗传算法应用于多电平最优化阶梯波技术

最优化阶梯波是多电平逆变器常用的控制策略,其核心就是求解一组非线性方程组,但因不能得到解析解,而用迭代法获得数值解的难度仍然很大,故提出了应用遗传算法来进行求解的思想,通过评价函数来最小化主要的低次谐波,然后编写了相应的MATLAB程序,求解了在评价函数<0.5%的解的轨迹。最后的仿真和实验也证明了该方法的实用性。     

阶梯波合成技术级联多电平变换器功率均衡策略

针对采用阶梯波合成策略级联型多电平逆变器存在的功率均衡问题,该文提出有功功率均衡法和循环脉冲功率均衡法两种功率均衡策略,前者的优点是不论级联单元个数多少,逆变器实现功率均衡所需时间仅为一个输出周期,缺点是会影响输出电压波形质量;后者的优点是不影响输出电压的波形质量,缺点是随着级联单元个数的增多,逆变器实现功率均衡的时间变长。该文详细分析两种均衡策略的工作原理及特点,并进行实验验证,实验结果表明两种功率均衡策略是可行的。     

基于三次谐波注入的级联多电平逆变器

详细分析了调制波变换技术和三次谐波注入多电平逆变器的原理。以及三次谐波注入后逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。并且,分析了在级联多电平逆变器开环PWM控制下,一般SPWM与三次谐波注入的不同。提出三次谐波注入法能够在不影响负载电流电压的情况下实现载波调制的优化控制,提高电压利用率。在Matlab／Simulink环境下通过仿真,证实了理论的正确性。     

一种优化的级联型多电平拓扑及其实现

为减少独立直流电源数量,获得高质量的输出电压特性,提出了一种优化的级联型多电平拓扑结构。新型拓扑只需一个直流电源,采用了三相变压器。研究了新型拓扑的运行机理及输出特性。试验结果表明,提出的三相拓扑仅用9个H桥单元,就可获得13电平的输出相电压。与传统3种基本拓扑结构相比,不仅减少了元器件、直流电源的数量,降低了制造成本,而且改善了输出波形质量。即使在低调制因数下,其输出电压、电流性能也良好,适合在大功率及交流传动场合使用。     

一种新型的H桥级联型逆变器空间矢量控制方法

将三电平空间矢量调制方法与传统的移相式SPWM方法相结合并应用于级联型结构,提出了一种新型的多电平移相型空间矢量控制方法.提出的空间矢量控制方法在软件和硬件实现上大大简化,很容易扩展到任意电平数,可以与矢量控制、直接转矩控制等相结合应用于电机调速系统.并在3单元级联型逆变器实验装置上进行了验证.仿真和实验都证明了这种方法的正确性与可行性.     

载波交叠特性PWM方法在飞跨电容多电平逆变器中的应用研究

研究了具有载波交叠特性的PWM方法在飞跨电容多电平逆变器中的应用。载波交叠PWM方法具有优化开关利用率，使得开关损耗平均化的特性。经过详细分析，推出在飞跨电容型多电平逆变器中载波交叠特性不能导致飞跨电容的电压平衡。为了应用载波交叠特性，该文提出一种能保证飞跨电容电压平衡的新型PWM方法，并通过实验证明新型PWM方法在三电平飞跨电容型逆变器中的有效性。     

A Home-type (H-type) Cascaded Multilevel Inverter with Reduced Device Count: Analysis and Implementation

Abstract

Multilevel inverter (MLI) is increasingly recognized as a low distorted wave synthesizing power converter built using recent power semiconductor devices. However, MLIs suffer from the requirement of higher device count. In this paper, a 15-level Home-type (H-type) inverter topology is proposed to address this concern. The H-type inverter topology is cascaded to synthesize a higher number of levels in output voltage. Voltage ratings of the dc sources are designed to generate a large number of uniform steps in output voltage. Analysis of the proposed method is presented for required number of switches, dc voltage sources, driver circuits and blocking voltage of switches. Comparative study demonstrates that the suggested topology requires reduced device count compared to the similar topologies reported in the literature. Simulation and experimental studies have been carried out to validate the performance of proposed MLI topology.     

零序和负序电压注入的级联型并网逆变器直流侧电压平衡控制

级联型并网逆变器可以无变压器并入高压电网,并且具有容量大、效率高等特点,对配合可再生能源大规模并网和增强电力系统稳定性具有重要的意义。但级联结构中存在直流侧平衡问题,这严重影响到装置的输出性能和可靠性。针对三相星型结构中的相间直流侧不平衡,在并网逆变器注入零序和负序电压的情况下,推导出其各相有功功率的数学模型并对比功率调节能力,提出一种结合零序和负序电压注入的相间直流侧平衡控制方法及其适用条件,较好地解决了直流侧平衡问题,兼顾了装置性能和功率调节能力。通过仿真和实验验证了该方法的有效性和可行性,实验结果表明,该方法即使在电网电压不平衡的条件下,也可以保证相间直流侧平衡。     

级联型变频器输出性能与调制度关系的分析

幅值调制比是PWM调制技术中一个重要的参数.基于此,分析了级联型多电平变频器调制度与输出性能的关系:它不仅与输出电压的高低密切相关,而且还与输出电平数、输出谐波等有关,调制度区域越小,输出电平数越少,谐波含量也越高,因此其输出性能也越差.最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

终端级联式三电平逆变器降频调制方法研究

终端级联式三电平逆变器通过两台两电平逆变器输出端经过负载级联而成,与传统二极管钳位型(NPC)三电平逆变器相比,其最大优点在于不需要控制中点电位平衡。但是采用共母线结构的终端级联式三电平逆变器存在零序环流问题,通过改变冗余小矢量的作用时间来实现零序电压在平均意义上的消除,进而抑制零序环流;为降低开关器件的开关损耗,通过交替钳位控制两台逆变器的输出状态,使得开关器件的开关频率降低一半。搭建了仿真模型与实验平台,对该算法进行了仿真与实验验证,结果表明该算法可以兼顾零序环流抑制和开关频率减半。     

基于单元串联多电平高压变频器的异步电机直流制动研究

简单地介绍了单元串联多电平变频器的结构,详细地阐述了直流制动的原理和具体实现的方法。提出了在具体实现制动时应考虑的3个主要因素,通过改进的电压控制方法,抑制了制动电流冲击波的产生,能够有效平滑地进行直流制动。试验结果证明,采用直流制动功能是可靠和有效的。直流制动特别适合在低频段制动,所以很适合于风机起动前确保拖动系统从零速开始起动所需的制动场合。     

基于单元串联多电平高压变频器的异步电机直流制动研究

简单地介绍了单元串联多电平变频器的结构,详细地阐述了直流制动的原理和具体实现的方法。提出了在具体实现制动时应考虑的3个主要因素,通过改进的电压控制方法,抑制了制动电流冲击波的产生,能够有效平滑地进行直流制动。试验结果证明,采用直流制动功能是可靠和有效的。直流制动特别适合在低频段制动,所以很适合于风机起动前确保拖动系统从零速开始起动所需的制动场合。     

级联STATCOM阀组直流侧电压不平衡现象及原因分析

在级联H桥静止同步补偿器（STATCOM）研究实验过程中,发现各相阀组间存在直流侧电压不平衡,且阀组间直流侧电压不平衡度随着补偿电流的增大有增大的趋势。阀组间的直流侧电压平衡,对于级联H桥STATCOM的安全运行以及性能均具有重要意义,但尚未有阀组间直流侧电压不平衡的原因分析。文中通过对系统电压的正负序分解,分析了级联...     

单一直流源的七电平混合级联逆变器

针对传统的两单元H桥混合级联逆变器需要两个独立的直流源问题,采用电容来代替低压单元直流源,只需高压单元直流源就可实现级联逆变器七电平输出。在载波层叠PWM调制方式下,可以通过选择输出电平的不同组合方式来控制电容充放电,分析了电容电压稳定到高压单元直流源二分之一电压所需满足的条件,得到决定电容电压能否稳定到目标值的两个因素。通过损耗分析比较,得到电容电压稳定控制的最优方案。最后系统仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

直流电压不等级联型逆变器一维矢量调制研究

H桥级联型多电平逆变器由于具有良好的输出波形得到广泛运用,对直流电压相等的H桥级联型逆变器,当H桥直流电压由于功率元器件差异或运行过程中负载瞬时突变等出现不等或波动时可能引起输出电压、电流波形变化,各H桥输出功率不等,严重时甚至损坏变频器.对于H桥级联型多电平逆变器传统的控制方式都是建立在H桥直流电压相等的前提下,研究了H桥直流电压不等的情况,提出了适合直流电压不等的一维矢量调制技术和直流电压不等时实现H桥等功率输出的一维矢量调制.提出的方法在两单元级联型变频实验装置上进行了验证.     

开关减少的新型多电平变换器及其MPC设计

针对低成本、高输出电能质量的电能变换需求,设计了一种开关数量减少的新型多电平变换器及其有限集模型预测控制器(MPC).新型多电平变换器采用了两级变换,前级直流变换器产生了可变直流电压供后级逆变,从而可产生多电平输出.和传统多电平变换器拓扑相比,在实现多电平输出的同时,大量减少了开关器件数量.前级直流变换器采用模块化设计...     

Improved Configuration of Multilevel Inverter with Reduced Semiconductor Devices

In DC/AC power conversion, multi-level inverter (MLI) incorporates a large number of semiconductor devices, which increases its cost and complexity. Moreover, the recently introduced topology uses a large variety of semiconductor switches. Therefore, a great attention is paid toward increasing output voltage levels with less variety and reduced number of switches as compared to conventional topologies. In this paper, improved configuration of symmetrical and asymmetrical MLI is proposed. Improvement is brought on both quantitative and qualitative basis, which led to a reduction in number of semiconductor devices and its variety. Analysis of power losses of the proposed topology is carried out and compared with CHB. A wide range of comparison with recently proposed topologies is made in order to show the novelty and contribution of the proposed topology. Multi-Carrier Pulse Width Modulation strategy is adopted for generating the switching pulses. The detailed simulation study of the proposed topology has been carried out using MATLAB/SIMULINK and validated experimentally for 7-level and 81-level inverter.