单相Z源三电平中点钳位逆变器空间矢量调制方法

研究了一种单相Z源三电平中点钳位（NPC）逆变器。提出了一种适用于该单相Z源三电平NPC逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法,实现了逆变器的升压输出。根据负载电流方向和直流侧分压电容电压偏差的大小,通过调整正负小矢量的作用时间,实现了直流侧分压电容中点电位的平衡控制。仿真结果验证了该单相Z源三电平逆变器及其空间矢量调制方法的有效性。     

基于两类脉宽调制方式本质联系的三电平逆变器中点电压平衡控制的研究

为解决中点钳位式三电平逆变器中点电压波动问题,本文基于三电平逆变器空间矢量调制和三角载波调制两类调制方法的本质联系,提出了一种新的中点电压平衡控制方法.这种方法只需电容电压和负载三相电流信息,通过调整小矢量对的时间分配实现对中点电流的控制,控制算法简便易行,有利于计算机数字实现.仿真和实验研究结果证实了所提控制方法的有效性.     

一种新颖的三电平光伏逆变器调制策略研究

针对三电平光伏并网逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)共模电压高、反相载波调制直流电压利用率低和中点电位不可控等问题,提出一种无小矢量参与合成的调制策略。介绍了该调制策略的矢量合成原则,计算了参与合成的矢量作用时间,分析了该调制策略的低共模电压、高直流电压利用率和中点电位自平衡的优点。最后,搭建10 kW三电平光伏并网逆变器样机并进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。     

二极管钳位型单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法

对单相二极管钳位型对称三电平逆变器和一种新型单相不对称三电平逆变器两种拓扑进行研究,提出一种适用于这两种拓扑结构的单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。该方法将单相空间矢量图分为4个区间,根据伏秒平衡原理,利用区间内的两个电压矢量实现对输出参考电压矢量的合成。提出根据负载电流方向和直流侧电容电压偏差的大小,来调整正负小矢量的作用时间的五段式脉宽调制方法,实现单相对称三电平逆变器直流侧电容中点电位的精确控制,减小开关器件的频率。在该调制方法下,新型不对称逆变器允许开关速度较快的器件和耐压值较高的器件工作在一起,结合了这些开关器件的特点。对两种单相三电平逆变器进行分析比较,并在两种拓扑上对本文所提SVPWM方法进行仿真和实验验证。     

四桥臂三电平逆变器3D-SVPWM调制策略

针对四桥臂三电平中点钳位型逆变器传统的复杂三维空间矢量脉宽调制算法和中点电位不平衡问题,提出了基于分解思想的3D-SVPWM调制策略和基于电荷守恒的中点电位平衡算法。该调制策略将αβγ坐标系下四桥臂三电平逆变器电压矢量空间分布在αβ平面上的投影分解为两电平结构进行分析,并利用两电平的调制策略实现对参考电压矢量的调制;提出的中点电位平衡算法,根据电荷守恒原理调整冗余矢量的作用时间实现对中点电位的控制。与传统的调制策略相比,所提调制策略极大地简化了运算过程,并且实现了直流侧上下电容电压平衡。仿真和实验验证了本文所提策略的正确性。     

基于零序电压分量注入的单相三电平NPC整流器脉宽调制方法

直流侧中点电位电压偏移是多电平中性点钳位型变流器的主要缺点。以单相三电平NPC整流器为研究对象,以实现直流侧中点电位无漂移为控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制方法为基础,首先提出一种基于零序电压分量注入的载波脉宽调制算法;然后在此基础上给出基于零序电压分量极限值注入的载波脉宽调制算法;并给出这2种方法的零序电压分量的设计方案;最后,对这2种方法进行了详细的理论分析、计算机仿真和1kW样机实验对比验证。研究结果表明：所提出的2种算法都能有效实现直流侧中点电位平衡控制,其中基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的中点电位控制具有更快动态响应速度,且其网侧电流的高次谐波主要分布在开关频率附近;而基于零序电压分量注入的载波调制算法的网侧电流高次谐波主要分布在2倍开关频率附近。但是在一个调制信号周期内,基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的开关切换次数比基于零序电压分量注入的载波调制算法低25％左右。     

DSP空间矢量控制三电平逆变器的研究

介绍了三电平PWM逆变器的研究前景和三电平空间矢量控制的原理，提出了一种基于检测直流侧电容电压和中点电流方向的新型平衡中点电位的空间矢量调制方法，讨论了这种方法的平衡中点电位的原理、脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区处理等。给出了用DSP LF2407A实现这种矢量控制方法的流程图，讨论了DSP实现中的一些问题。最后建立了三电平逆变器实验模型，实验结果验证了中点电位平衡方法的有效性和用DSP实现SVPWM的方便性。     

DSP空间矢量控制三电平逆变器的研究

介绍了三电平PWM逆变器的研究前景和三电平空间矢量控制的原理，提出了一种基于检测直流侧电容电压和中点电流方向的新型平衡中点电位的空间矢量调制方法，讨论了这种方法的平衡中点电位的原理、脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区处理等。给出了用DSPLF2407A实现这种矢量控制方法的流程图，讨论了DSP实现中的一些问题。最后建立了三电平逆变器实验模型，实验结果验证了中点电位平衡方法的有效性和用DSP实现SVPWM的方便性。     

一种三电平逆变器直流侧电容电压平衡新方法

二极管箝位型三电平逆变器直流侧存在中点电位不平衡的问题,需增加反馈控制环节控制中点电位的平衡,即通过传感器检测逆变器直流侧电容电压及中点电流变化情况来控制中点电位的平衡。提出了一种新的中点电位平衡控制方法,无需增加反馈控制环节,直接利用三电平的统一快速算法和随机函数,使其在不同开关周期内对不同小矢量设置不同的时间分配特性,来增加相应的正或负小矢量对中点电流的控制能力,实现对二极管箝位型三电平逆变器直流侧电容电压平衡的控制。实验验证了该方法的正确性和有效性。     

一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法

首先分析了负载不平衡情况下单相电压型三电平脉冲整流器的工作原理,引出该电路直流侧中点电位偏移的特点。为了实现在负载不平衡的恶劣情况下直流侧中点电位平衡的控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制（CBPWM）方法为基础,提出了一种在负载不平衡情况下,基于电压补偿分量注入的载波脉宽调制（CBPWM-VOI）算法。理论分析表明：电压补偿分量的取值与负载有着密切关系,在一定的负载不平衡度范围内,该调制算法可以有效地控制直流侧中性点电位无偏移。计算机仿真和小功率样机实验都验证了该算法的有效性及理论计算的正确性。     

二极管箝位型多电平逆变器全范围电容电压平衡的PWM调制方法

电容电压偏移是二极管箝位型多电平逆变器的主要缺点。空间矢量调制和正弦载波调制方法,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。该文首先建立含电容电压的二极管箝位型三电平逆变器的脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)模型,提出一种新的调制方法,只需满足三相电流之和为零,该方法在任意调制度和功率因数下都能确保电容电位的平衡。并对算法累积误差进行修正。实验结果表明,这种方法较以前的解决方案能更好地平衡电容电压。最后将算法拓展到二极管箝位型任意电平数逆变器的调制中。     

一种适用于飞跨电容型多电平逆变器的新型载波同相层叠PWM方法

传统载波层叠PWM方法不能平衡飞跨电容电压,因此不能直接应用于飞跨电容型多电平逆变器。对传统载波同相层叠PWM方法进行改进,增加了零电平选择环节,根据设定值,合理分配零电平向量,从而在设定周期内,平衡飞跨电容电压。该方法随着调制度的不同,载波波形会发生变化,和传统载波移相PWM方法相比,线电压谐波性能也得到了很大提高,尤其是在中等调制度下,效果显著。采用该方法对飞跨电容型三电平逆变器进行了仿真验证,结果证明了该方法的正确性与可行性。     

四桥臂微网逆变器高性能并网H-∞控制研究

微网三相逆变器输出电压波形受电网畸变电压、负载谐波电流和直流侧电压中点平衡的共同作用,为使直流侧电压中点维持稳定,并使输出电压波形跟踪参考电压,针对一种四桥臂逆变器结构进行建模,采用H-∞控制策略构造高带宽鲁棒控制器对中线桥臂和三相桥臂进行统一控制。仿真和实验表明,在较大中线电流和电网电压畸变情况下,中线桥臂能够控制中点输入和输出电流近似相等,三相桥臂能够使输出电压维持较低的谐波畸变率,提升微网供电质量。     

Analysis and implementation of three-phase power quality compensator under the balanced and unbalanced load conditions

An active power filter with asymmetric inverter legs are presented to eliminate harmonics, compensate reactive power and draw the balanced line current from the AC source under balanced and unbalanced load conditions. Three inverter legs are used in the adopted voltage source inverter. In each leg, four active switches are adopted to achieve three-level pulse-width modulation (PWM). No clamped diode or flying capacitor is used in the proposed inverter. In the adopted control algorithm, a classical proportional-integral voltage controller and hysteresis current controller are used to maintain DC-link voltage constant and to track line current commands, respectively. A voltage compensator is added in the inner control loop to compensate the neutral point voltage variation due to load variation. Based on the proposed PWM control scheme, a three-level voltage pattern is generated on the AC terminal of the inverter. The system configuration and mathematical analysis are discussed in the paper. Finally, the experimental results based on a laboratory scaled down prototype are provided to verify the effectiveness of the control algorithm.     

基于数控电容的PWM整流器直流侧电压改善研究

在电压型PWM整流器的控制中,广泛采用在同步旋转坐标系下的直接电流控制方法和双闭环控制结构,基于PSCAD软件建立了其仿真模型。PWM整流器中直流侧电容的设计取值对电压环的控制性能有重要影响。综合考虑直流侧电压跟随性能和纹波要求,基于软件仿真验证确定了电容取值在较小范围。提出了在直流侧采用数控电容与传统电容器并联替代传统单一电容器的方法,使得电容值在线可调,该方法对于实现PWM整流器直流侧电压的灵活、精细控制有一定实用价值。     

一种基于空间矢量的APF直流侧电容电压设计和优化方法

并联型有源电力滤波器(SAPF)的直流侧电容电压直接影响谐波补偿性能。合理的电容电压设定值既可以保证补偿效果,又可以降低直流侧电容的耐压值选取要求。针对三相并联型有源电力滤波器直流侧电容电压优化设计这一问题,通过对典型的负载条件下谐波电流进行分析,推导出在完全补偿谐波电流的情况下变流器的输出电压矢量值。基于空间矢量脉冲宽度调制方式(SVPWM),分析了直流侧电容电压选取方法。仿真结果验证了该方法的有效性。     

半桥三电平逆变器输出不对称交流时直流侧电容电压的分析

多电平逆变器能够产生多阶梯、低失真的电压波形,尤其适用于高压大功率的场合.但是如果输出的电流波形不对称,那么中点电位就会严重偏移.本文以全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)中的快速控制电源为背景,首先对三电平PWM逆变器以及二极管整流器进行分析,根据开关器件的不同状态总结出三电平PWM电路的四种工作模式,然后针对感性负载通过带有直流分量的正弦电流的情况,采用电流充电法和能量守恒法分析出的逆变器直流侧电容电压的变化情况并推导出单位周期内电容电压变化的公式,最后通过仿真与试验进一步验证两个公式的合理性和正确性.     

考虑时滞的APF直流侧电容电压波动规律分析

有源电力滤波器(APF)是一个强非线性系统,其主电路参数选择直接影响其补偿性能,而直流侧电容电压纹波是影响其选择的重要指标。基于APF状态空间数学模型分析直流侧电容电压波动规律及纹波;根据特定负载推导出小时滞情况下电压波动率估算公式;最后进行了仿真实验验证。结果证明了所提估算公式的正确性及所提方法的有效性。该结论可直接用于参数选择。     

二极管钳位型多电平逆变器脉宽调制时电容电压均衡方法

电容电压不均衡是二极管钳位型多电平逆变器中一个关键技术问题。当三电平二极管钳位型逆变器采用SPWM和SVPWM的调制时,直流侧分压电容的电压产生基波频率为三倍输出频率的低频振荡。要使一个采样周期内电容电压不发生不均衡,需要使在该采样周期内向中点电荷注入的电荷总和为零。本文提出了一种新的调制策略,在三电平二极管钳位型调制策略中可以等效为虚拟矢量调制策略,但这种调制策略可以方便地扩展到更多电平二极管钳位型逆变器的调制中。通过向调制波注入零序电压分量,这种调制策略可以等效为基于载波的调制策略。文中以二极管钳位型三电平和五电平逆变器进行了仿真研究,最后建立了二极管三电平逆变器,实验结果验证了算法的有效性。     

一种基于新型载波同相层叠PWM方法的飞跨电容型 光伏发电并网技术

针对飞跨电容型三电平光伏逆变器载波移相算法线电压谐波较高,无法灵活控制飞跨电容电压等问题,提出一种基于新型载波同相层叠PWM方法的飞跨电容型光伏发电并网方案。通过增加零电平向量分配环节,平衡飞跨电容电压,降低光伏逆变器线电压谐波。阐述了新型载波同相层叠算法基本原理,分析了该方案降低光伏逆变器线电压THD的优点。通过Matlab/Simulink数字仿真和实验样机,验证了基于新型载波同相层叠方法的飞跨电容型光伏发电并网系统能够有效跟踪最大输出功率,保证直流电压稳定,降低光伏系统输出线电压谐波。