直流电压不等逆变器的矢量调制研究

H桥级联型(CHB)多电平逆变器由于具有良好的输出波形而得到广泛运用.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实现H桥等功率输出的一维矢量调制.所提一维矢量调制方式中,如果考虑开关矢量对H桥瞬时直流电压和输出功率的影响,通过选择开关矢量并控制其作用时间,则可平衡各H桥等功率输出.最后在两单元级联型变频实验装置上进行了验证,该方法是分析多单元级联高压变频器单元直流电压与H桥等功率输出的一种有效方法.     

不对称两单元H桥级联逆变器的混合载波PWM方法

与传统的级联H桥变换器相比,混合级联多电平变换器在相等的级联单元下可以输出更多的电平,减少了开关器件和隔离电源的数目,因而受到越来越多的关注。混合级联多电平变换器的发展,对其调制策略的研究和改善提出了新的要求。该文对混合级联拓扑常见调制策略的问题进行分析,提出一种针对不对称两单元H桥级联逆变器的混合载波脉宽调制方法。此方法在高压单元工作频率较低的情况下,对低压单元进行倍频调制,改善了输出电压的波形质量。同时在整个调制比范围内能有效解决传统混合调制方法中存在的功率倒灌问题。仿真与实验结果验证了该调制方法的可行性与有效性。     

一种基于NPC和H桥混合级联的6kV静止无功发生器EI北大核心CSCD

采用中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)三电平功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge,CHB)功率单元混合级联构成6kV静止无功发生器,以降低CHB功率单元数。基于构成的混合级联型静止无功发生器(hybridcascade staticvar generator,HC-SVG)拓扑设计调制方法,分析NPC三电平功率单元中点电压,建立NPC三电平功率单元直流电压与HC-SVG调制电压利用率的数学关系,得到NPC三电平功率单元直流电压对HC-SVG调制电压利用率的影响曲线,并与采用两电平功率单元和H桥级联功率单元构成的HC-SVG进行对比,表明基于NPC三电平功率单元的HC-SVG的CHB级联单元数可减少30%。构建HC-SVG的控制方案,并选择6kV/3MvarHC-SVG主电路参数,通过仿真验证HC-SVG的有效性。     

混合级联H桥逆变器的改进拓扑及其混合调制方法

为了降低混合级联H桥逆变器中混合调制方法的设计难度和高压单元的开关频率,本文提出了一种改进混合级联H桥逆变器方案。在改进混合级联H桥逆变器方案中,通过合理地设置逆变器直流电压比获得了一种改进混合级联H桥逆变器拓扑;通过融合阶梯波调制方法和载波层叠调制方法获得了一种改进混合载波层叠调制方法。仿真和实验结果表明:本文所提改进混合级联H桥逆变器方案可以消除电流倒灌问题,降低混合调制方法的设计难度并保证高压单元工作在基波频率。     

双低压型混合级联逆变器的改进混合调制

为解决混合级联九电平逆变器中的电流倒灌问题和降低功率平衡方法的数字设计难度,提出了一种改进的混合调制策略。该混合调制策略可分为两步:首先,通过改进混合级联九电平逆变器拓扑及混合调制方法消除电流倒灌问题;然后再利用逻辑运算对低压单元开关管的初始驱动信号进行功率平衡优化,得到低压单元开关管的实际驱动信号,进而简化功率平衡方法。仿真和实验结果表明:该策略能够在较低调制度下,实现逆变器的高压单元工作在基波频率和2个低压单元的功率平衡。     

混合级联H桥十三电平逆变器的混合调制

对于混合级联H桥逆变器而言,目前受到广泛研究的拓扑主要是电压比为1:2的混合级联H桥七电平逆变器,但该混合级联H桥七电平逆变器存在电流倒灌问题。为此,提出了一种电压比为1:1:2:2的混合级联H桥十三电平逆变器和一种改进的混合调制方法。仿真和实验结果表明:在改进混合调制方法的控制下,混合级联H桥十三电平逆变器不仅可以消除电流倒灌问题,而且可保证高压单元工作在基波频率并具有较高的输出电压质量。     

一类新型的混合H桥级联逆变器构成方案

传统的混合H桥级联逆变器构成方案中,直流电压一般均是按照指数或倍数规律分配。随着级联单元数增加,消除电流倒灌、改善输出电压质量这2个指标与降低高压单元开关频率、简化调制策略这2个目标之间的矛盾骤增。为此,该文从提高逆变器的电压和功率等级出发,为在增加级联单元数时平衡上述矛盾,提出一类新型的混合H桥级联逆变器构成方案。该新方案融合了混合级联和混合调制的思想,优化了直流电压分配规律,改进了混合调制策略。在输出电平数相等情况下,虽然新方案与传统方案相比所用的级联单元多,但是在较低的调制难度下,新方案增强了高压单元的扩展性、实现了高压单元工作在基波频率、消除了电流倒灌和保证了输出电压波形质量。通过仿真和实验结果验证所提新方案的正确性和可行性。     

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.     

扩大级联H桥光伏并网逆变器运行范围的控制策略

级联H桥光伏并网逆变器由于输入功率不平衡而导致功率大的级联单元发生过调制现象，从而引发电网电流畸变。为解决此问题，提出一种新型控制方式。所提控制方法通过引入适量的基波至过调制单元调制波中，使得过调制单元的调制波由幅值超过1的正弦波变为幅值为1的正弦波，调制度始终不超过1，并将引入的基波按各单元可承受能力反向补偿至其他非过调制单元，从而抵消在过调制单元中引入基波的影响，解决了过调制问题，扩大了级联H桥光伏并网逆变器调制范围。所提方法可将调制范围扩大至1.27，扩宽了级联H桥光伏并网逆变器稳定域的运行范围。     

新型六开关两倍电压增益五电平逆变器

倍压多电平逆变拓扑具有自主升压和多电平输出的突出优点。提出了一种新型六开关两倍压增益五电平逆变拓扑，该拓扑由两个半桥单元和一个开关电容单元组成，通过载波层叠调制策略可以实现直流输入电源与电容器分时串并联运行，从而实现电路的自主升压和五电平输出电压波形。通过对比分析现有倍压多电平逆变拓扑，所提出的新型两倍压增益五电平逆变拓扑具有使用开关器件数量少、电压应力低、调制策略简单等优点。实验测试结果证明了所提五电平逆变拓扑在不同工况下的可行性与有效性。     

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。     

双降压式全桥逆变器

为避免桥臂功率管直通问题和提高输入直流电压利用率,在全桥逆变器和双降压式半桥逆变器的基础上,提出了双降压式全桥逆变器(dual buck full-bridge inverter,DBFBI),该逆变器具有无桥臂直通、输入直流电压利用率高、效率高、续流二极管可优化选取等优点。半周期调制方式减小了功率管的开关损耗及导通损耗,分析了半周期调制方式下电路的工作模态,给出了电感电流连续与断续时输入输出电压关系。设计了采用滞环电流控制的双降压式全桥逆变器系统,通过控制逻辑设计使之实现了半周期运行模式。仿真和实验结果证明该逆变器具有高质量的输出电压波形和良好的动态响应特性。     

含电容单元的级联H桥七电平调制策略

针对传统三单元级联H桥直流电源电压利用率较低的问题,采用电容替代其中利用率较低的直流电源,构成含电容单元的级联H桥逆变器。围绕该型逆变器的调制策略及电容选择等问题,在载波层叠式脉宽调制策略的基础上,利用冗余开关状态改进现有调制策略。通过采集电容电压和输出电流,切换调制模式实现电容充放电控制。分析电容电荷量在不同调制度下的变化,得到电容电压稳定到参考值所需要满足的条件。考虑到电容纹波电压不超过参考值10%的要求,并结合最大连续放电区间,计算出最小参考电容,使逆变器达到最优配置。通过仿真和实验证明了新型调制策略可对电容充电并具有良好的稳压效果。     

The Use of Harmonic Distortion to Increase the Output Voltage of a Three-Phase PWM Inverter

By adding a measure of third harmonic to the output of each phase of a three-phase inverter, it is possible to obtain a line-to-line output voltage that is 15 percent greater than that obtainable when pure sinusoidal modulation is employed. The line-to-line voltage is undistorted. The method permits the inverter to deliver an output voltage approximately equal to the voltage of the ac supply to the inverter. Thus an induction motor of standard rating with respect to the ac supply to the inverter can deliver very nearly full power at rated speed when supplied from the inverter. This is achieved without pulse dropping or any other form of mode-changing.     

一种基于H6型并网逆变器调制策略的研究

针对传统H6型单相非隔离光伏并网逆变器只能工作在单位功率因数逆变状态而无法进行无功调节的问题,在分析了该拓扑逆变器电压和电流矢量关系的基础上,提出了一种新型的H6型单相光伏并网逆变器调制策略,该调制策略通过当在电网电压的正半周内,在传统调制策略的基础上采用开关管S5与S1互补导通的方式来实现无功传输。最后,通过仿真和实验验证了所提出控制策略的有效性。     

混合级联多电平逆变器研究

在传统的级联多电平逆变器的基础上，提出了混合级联多电平逆变器拓扑结构及其相应的混合调制控制策略，针对传统的多电平逆变器存在开关器件电压应力过大的问题，提出了高电压低频阶梯波和低电压高频PWM相结合的混合调制控制策略，并对其逆变系统进行DQ变换建模及仿真研究。     

基于DSP的正弦波逆变电源瞬时值反馈优化控制方法

正弦波逆变电源输出受到瞬时值反馈不及时的影响,导致电源输出均衡性较差。为了提高正弦波逆变电源的稳态控制能力,提出基于数字信号处理DSP（digital signal processing）的正弦波逆变电源瞬时值反馈优化控制方法,建立逆变电源系统基本结构,构建三相级联H桥控制电路,并完成控制电路的构建及电源电路的设计。在零序电压的反馈调节下,实现电源电压的平衡控制和电压自均衡耦合调节,利用电压自均衡耦合控制器对正弦波逆变电源的输出功率进行补偿抑制;利用DSP技术对电源输出信号进行反馈处理,得到瞬时值反馈的控制优化算法;对逆变电源控制系统的软件及硬件进行优化设计,完成基于DSP的正弦波逆变电源瞬时值反馈优化控制。测试结果表明,使用该方法进行正弦波逆变电源控制的输出增益较高、控制稳定性较好、对电源输出的电流纹波抑制能力较强,提高了电源的输出质量。     

混合H桥级联逆变器的优化调制

两路电压比为1∶2的H桥混合级联结构可实现七电平的输出,有助于提高逆变器的功率密度。在采用多层载波层叠的调制方法下,低压单元一个桥臂开关管工作在高频,另一桥臂开关管工作在低频,两个桥臂开关管热量分布不均导致系统寿命/可靠性降低。提出一种优化调制策略,在保证输出特性和效率不变的情况下,使两个单元的开关管最高工作频率降低为原来的1/2,同时每个单元的四个开关管工作应力相同,有助于提高系统寿命/可靠性。最后通过仿真和实验验证了优化调制策略的可行性和有效性。     

EAST大功率快控电源设计

针对超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)中等离子体位移快控电源高压和大电流快速响应的要求,采用半桥三电平结合移相PWM多重化技术,实现多组变流器并联运行,提高了变流器的等效开关频率控制,从而改善了电流波形品质。分析了半桥三电平逆变电路工作原理,并针对移相PWM多重化技术,采用Matlab进行了仿真。实验结果说明,该系统设计方案合理,具备良好的大电流输出和快速响应能力。