新型模块化多电平换流器空间矢量脉宽调制方法

模块化多电平换流器(MMC)是一种新型的多电平电压源换流器,每个桥臂由数个具有独立直流源的子模块单元串联而成.结合MMC自身的结构特点,分析了其空间矢量状态.基于电压矢量最优合成顺序,提出了适用于MMC的空间矢量脉宽调制(SVPWM)通用算法.从理论上分析了多电平SVPWM与消谐波脉宽调制(SHPWM)的内在联系,揭示了多电平SVPWM可等效为注入合适零序电压分量的载波调制的本质.通过在三相参考电压中注入合适的零序电压分量,重新布置电压矢量作用时间,可降低33%的开关次数.仿真结果验证了SVPWM通用算法及其优化方法的有效性和正确性.     

新型模块化多电平变流器 在电力系统无功补偿中的应用研究

模块化多电平变流器(MMC)是一种新型的多电平电压源变流器,每个桥臂由数个具有独立直流源的子模块单元串联而成。随着子模块增加,其空间矢量调制算法也越来越繁杂。提出一种基于60°坐标系下MMC任意电平逆变器的空间矢量脉宽调制通用算法;并将模块化多电平变流器并联接入电力系统中实现无功补偿技术,实现了内环解耦控制和外环的子模块电容电压平衡控制,最后通过仿真结果验证了60°坐标系空间矢量脉宽调制算法和该无功补偿装置控制算法的正确性和扩展性。     

多电平逆变器空间矢量脉宽调制的简化算法

提出了一种实现多电平逆变器空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的简化算法。该算法可以方便地根据参考电压矢量的幅度和相位选择3个邻近的基本空间电压矢量,并计算出这3个基本矢量的作用时间。该简化算法不但适用于三电平逆变器,而且对更多电平数的多电平逆变器同样有效。利用提出的简化算法对一个三电平逆变器进行了仿真和实验,仿真和实验结果验证了算法的正确性。     

三电平变频器控制策略的仿真与实现

采用新型电压空间矢量脉宽调制算法对三电平逆变器的电压空间矢量平面进行简化,将其电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,使用两电平逆变器脉宽调制方法对三电平逆变器进行调制,简化了中点电位平衡控制策略.分别建立了MATLAB7.0下的仿真平台及DSP F2812为主控制器的硬件实验平台,通过仿真及实验验证了该算法及其对中点电位控制的有效性.     

减小共模电压的通用多电平SVPWM算法及FPGA实现

针对电平数增加造成开关矢量数目增多,导致多电平空间矢量脉宽调制算法实现复杂的问题,提出一种通用的多电平空间矢量脉宽调制快速计算方法.该方法基于参考电压分解,利用相电压合成电压矢量,能快速确定合成电压矢量及计算各矢量的作用时间,具有清晰的物理概念.讨论了为减小输出共模电压的7段/5段式空间矢量脉宽调制开关序列的生成方法及FPGA实现的简化方法.所提出的调制算法具有通用性,适用于任意电平且复杂程度与电平数无关,输出共模电压小,始终限制在单位电平的2/3以下,相电压波形正弦对称,谐波含量少.算法计算量小,无需查找表,FPGA实现容易,占用资源少.     

一种通用的H桥级联多电平逆变器SVPWM控制

H桥级联多电平逆变器调速系统中,电压矢量数目过多,存在计算困难及电压矢量优化选择的问题.对多电平系统电压矢量的特点和规律进行深入分析,提出了一种简单、通用的电压空间矢量脉宽调制( SVPWM)控制算法.该算法可减小谐波畸变,降低开关频率,能很容易地确定参考电压矢量位置和各矢量作用时间,且占用存储空间小,无需查表.最后,通过13电平H桥级联型逆变器驱动系统的实验,验证了该方法的有效性.     

基于三电平的优化SPWM调制算法的研究北大核心

在研究三电平电压空间矢量SVPWM调制算法与三电平载波SPWM调制算法的基础上,分析出两者之间的本质联系,即基于零序电压分量注入的三电平载波脉宽调制可以等效为三电平电压空间矢量调制,且零序分量是随小矢量时间分配因子的变化而变化。提出一种基于两电平零序注入脉宽调制算法扩展的三电平零序注入脉宽调制算法,并分析其内在联系,避免了每个扇区都要计算零序电压的繁琐,且该优化算法更加易于实现。实验结果验证了该优化算法的优越性。     

单相变换器简化多电平SVPWM算法

针对单相五/七电平变换器空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法实现过程复杂的问题,提出一种简化的空间矢量脉宽调制算法。该简化算法通过将单相五/七电平SVPWM算法中的参考空间电压矢量分解成为偏移矢量和单相三电平SVPWM中的空间电压矢量,从而将单相五/七电平SVPWM算法简化为单相三电平SVPWM算法。相比于传统单相多电平SVPWM算法和现有对实现流程简化的单相多电平SVPWM算法,所提出的简化算法分析简便,计算复杂度降低,占用的控制器资源较少,并且可以较为容易地实现电容电压平衡。基于现场可编程阵列(FPGA)设计了单相级联H桥(CHB)和二极管箝位(NPC)五/七电平逆变器传统和简化SVPWM算法,验证了所提简化算法的正确性和有效性。     

基于映射原理的多电平逆变器SVPWM

级联型多电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)具有提高直流电压利用率,可为电机提供跟踪圆形磁链的电压等优点,但随着电平数的升高其调制复杂度也随之升高。提出一种新的SVPWM方法,该方法利用映射原理将参考电压分解为基矢量和2电平矢量,将复杂的多电平SVPWM转化为简单的2电平SVPWM,再利用逆映射决定合成多电平逆变器参考电压的开关矢量及开关状态的作用时间和作用顺序。该方法适用于任意n电平逆变器的调制。最后通过11电平逆变器的仿真和实验验证了该方法的有效性。     

二极管钳位式三电平逆变器SVPWM控制策略研究

空间矢量脉宽调制在多电平逆变器的控制中应用广泛,但是随着电平数增加,控制算法渐趋复杂化。提出了三电平空间矢量脉宽调制控制方法,将三电平电压矢量区变换为由两电平空间矢量区构成,从而通过使用两电平空间矢量脉宽调制方法简化了控制算法。该方法理论上可应用于更高电平逆变器的控制中,仿真验证了方法的可行性。     

三电平矩阵变换器的电路拓扑与控制策略

多电平矩阵变换器(MMC)是在传统矩阵变换器(CMC)和多电平逆变器的基础上提出的一种新颖的电力变换装置,区别于以往将三电平矩阵变换器用两电平运行的调制策略,提出了三电平矩阵变换器的三电平运行调制策略,并可以推广到多电平。介绍了三电平矩阵变换器拓扑电路的生成,分析了构成拓扑电路的H桥开关单元工作状态,并详细地讨论了支路连接操作规律和开关单元操作规律。论述了基于空间矢量调制原理所产生的19个基本空间矢量及其构成的六边形空间矢量图,并提出了三电平运行时的调制策略。构建了Matlab/Simulink的三电平矩阵变换器的仿真模型,进行了仿真试验。仿真结果验证了调制策略的正确性,输出线电压形成5个电平的正弦波形,比传统的二电平矩阵变换器的输出波形更接近正弦波,谐波含量更低。     

使用空间矢量调制的三电平矩阵变换器控制策略

在传统矩阵变换器和三电平逆变器的基础上，从多电平矩阵变换器的拓扑结构和工作原理出发，介绍用空间矢量调制策略实现这种新颖的多电平矩阵变换器三电平变换的方法和具体步骤，给出了以Matlab/Simulink为工具的仿真结果，验证了该方法的可行性以及三电平矩阵变换器的良好性能，对进一步研究多电平矩阵变换器有一定的参考价值。     

多电平矩阵变换器的控制策略研究

提出了一种新颖的多电平矩阵变换器,介绍了其拓扑结构、工作原理和空间矢量调制技术.维持变换器内开关单元中点电容电压恒定和选择适当的控制策略,能在变换器两侧合成期望的可控正弦输入/输出电压.最后,对多电平矩阵变换器进行了仿真,验证了变换器的良好性能.     

基于子模块组合的模块化多电平变换器简化空间矢量调制策略

调制策略对模块化多电平变换器MMC（modular multilevel converter）的稳定运行有着至关重要的作用。针对空间矢量调制SVM（space vector modulation）策略应用在MMC中存在计算复杂度高的问题,提出了一种简化的SVM控制策略。首先,将子模块分组构成子单元,使用三电平SVM对每一个子单元进行控制。其次,将相邻子单元的采样时间均匀地错开,以实现MMC多电平输出,降低输出电压和电流的谐波含量。最后,结合电容电压排序策略对子模块进行灵活控制,保证子模块电容电压的均衡。所提出的调制策略在子模块数量较多的MMC拓扑中实施简单,计算复杂度低,控制灵活性高。实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

单相多电平逆变器空间矢量调制技术及其应用

将空间矢量调制引入单相多电平逆变器之中,提出了单相多电平空间矢量调制技术.根据单相多电平逆变器的一般模型,给出了其空间矢量图,推导了单相多电平空间矢量调制技术的调制原理.以混合级联七电平逆变器为例,采用单相多电平空间矢量调制,实现了两种调制算法的仿真和试验.仿真和试验结果表明,单相多电平空间矢量调制技术将复杂的开关状态...     

多电平通用空间矢量调制集成电路及其FPGA实现

提出一种多电平变流器空间矢量控制(space vector modulation，SVM)集成电路(integrated circuit，IC)的设计方法。所提出的多电平SVM IC是建立在参考电压分解的通用多电平SVM算法的基础上，适用于任何电平数目的多电平变流器。采用可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)实现所提出的多电平SVM IC。基于FPGA的多电平SVM IC具有高速的处理能力，在数字控制器中专门用于脉冲信号的发生，可解决多电平SVM算法占用数字信号处理器(digital signal processor，DSP)计算资源过多的问题，并可实现较高的开关频率。并且采用所提出的多电平SVM IC可大大加速产品的开发周期。通过在1台9电平级联式变流器上的试验结果对所提出的多电平SVM IC进行验证。     

模块化多电平动态电压恢复器的研究

提出了一种新型模块化多电平动态电压补偿器(Modular Multilevel Dynamic Voltage Restorer,MM-DVR),对其工作原理进行了介绍,对单相模块化多电平换流器的组成和工作特性进行了分析。对几种常用的补偿策略进行了对比介绍,对所采用的最小电压补偿策略的原理和实现方法进行了阐述,介绍了所采用的瞬时电压dq分解电压暂降检测法的工作原理和应用优势。对比目前常用的换流器调制策略,介绍了最近电平逼近调制方式,并分析了最近电平逼近调制方式在动态电压恢复器应用中的优势。通过在PSCAD/EMTDC环境下搭建的仿真模型对模块化多电平动态电压恢复器的工作特性和补偿效果进行了验证。     

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量调制方法

提出了一种新的多电平逆变器的参考电压分解理论 ,将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量。针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题 ,提出了一种新型的基于参考电压矢量分解理论的多电平逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成 ,这样 ,多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题 ,计算过程十分简单和快速。另外 ,通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态 ,以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目 ,仿真结果验证了它的有效性。     

新型模块化多电平换流器的设计与应用

随着电力系统电压等级的不断升高,模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)桥臂中串联的子模块数量增多,硬件成本升高,制约了其在直流输电系统中的发展.针对这些问题,通过分析多电平换流器和现有的阶调式模块化多电平变换器(Gradationally Controlled Modular Multilevel Converter,GC-MMC)的工作原理,提出了一种新型的换流器.为了解决新型逆变器的电容电压平衡问题,提出了一种适用于新型逆变器的新型稳压算法.最后在Matlab/Simulink环境下搭建了双端标幺值控制的柔性直流输电系统,将新型逆变器应用于系统中进行了验证.仿真结果表明,新型换流器输出电平数量比普通MMC多,输出交流侧和直流侧的波形质量达到直流输电要求.通过对新型逆变器和普通MMC分别进行成本计算,结果表明新型逆变器的建设成本大大少于普通MMC.