级联型高压变频器输出谐波研究

介绍了高压变频器研究的现实意义和注意事项，并在多电压胞级联型高压变频器的基础上，仿真分析了不同SPWM控制策略下变频器的波形输出和谐波频谱，阐明了级联电压胞数，调制参数、死区延迟等其它因素对输出谐波的影响，并在此基础上指出了优化输出谐波的方法，对高压变频器的输出谐波抑止和实现研究有一定的参考价值。     

H桥级联型多电平高压调速系统低速畸变补偿控制技术

H桥级联型多电平高压交流调速系统在低转速运行工况下,变频器处于低幅值调制比逆变状态,加之死区效应等非线性因素影响,导致变频器自身输出电压会出现严重畸变。针对这个问题,提出一种含定子电流畸变补偿的复合矢量控制技术,并详细介绍含畸变补偿矢量控制技术的设计原理与应用过程,包括转速变化情况下的电动机定子电流的谐波分量提取,以及畸变校正补偿的具体实现。同时,利用最小二乘法,推导出一种基于PID的时滞补偿器以改善系统响应输出特性。最后,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型进行仿真研究,并在搭建的小型样机平台上进行试验验证,效果良好,仿真与试验结果证明了所提方法的有效性。     

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。     

基于PCI-9846的变频器输出性能测试系统

利用变频技术驱动电动机可以实现节能,符合我国有关节能减排的要求和社会需求。为了使变频装置应用在高电压等级、大容量的场合,通常会采用高压大容量的开关器件和多电平的拓扑结构,级联型变流器是一种有很好应用前景的多电平变换器,级联型变频器的具体应用如级联型高压变频器拖动风机、水泵等负载,大多工作在比较重要的场合,在生产或生活中的作用和影响较大,对可靠性要求高,一般要求系统能够连续运转,即使在故障后适当降低容量运行,也不     

高压变频器分段SPWM控制策略的实现研究

简要介绍了高压变频器研究的现实意义和基本结构，并在电压胞级联型高压变频器的基础上，介绍了一种新的分段SPWM控制策略，这种控制方法具有减少谐波、易于实现、降低共模电压频率等优点。基于这种控制策略，提出了一种新的全数字化交流调速系统，该系统采用三级微机控制机构，即上位机、主控机和前沿机。系统采用TI公司的TMS321F206数字信号处理芯片，并辅以CPLD和单片机控制。     

载波水平移相高压变频器实验研究

介绍了功率单元级联型高压变频器的拓扑结构和载波水平移相控制的工作原理,提出了利用现场可编程门阵列(FPGA)与DSP相结合实现多路SPWM脉冲的方法。该方法利用FPGA实时产生的多路脉冲对功率单元级联型高压变频器进行控制,并用示波器和互感器等对输出电压和电流波形进行了测试。实验验证了FPGA与主控制器相结合实时产生多路脉冲的可行性,以及基于载波水平移相功率单元级联型高压变频器具有优良的电压、电流等输出特性。     

一种新型移相级联式高压变频器

介绍Diamond-HV移相级联式高压变频器的原理、结构、控制策略、技术性能及现场应用结果。这种高压变频器设计新颖、独特，功率器件少、结构简洁，可靠性高，负荷均衡、线性度好，具有良好的控制特性。移相变压器副边绕组少、制作简单。多电平逆变器能产生多阶梯、低失真电压波形，特别适合于大功率高电压场合。Diamond-HV系列高压变频器输入输出谐波含量低、du／dt小，可直接驱动普通异步电动机．     

SPWM死区对三电平高压变频器共模电压的影响

为了研究基于三电平中性点箝位(NPC)逆变器的高压变频器采用SPWM时死区设置对变频器输出共模电压的影响,利用双重Fourier法推导得逆变器不带吸收回路空载条件下采用SPWM调制策略时不同方式设置死区后逆变器输出共模电压的表达式,研究了逆变器带感性负载及开关器件带RC吸收回路条件下死区设置对逆变器输出电压及输出共模电压的影响。利用MATLAB对以上问题进行了仿真研究。对表达式分析得:逆变器不带吸收回路空载时,不论是否设置死区及以何种方式设置死区,逆变器输出共模电压均主要含有调制波3的奇数倍次谐波;逆变器带上RC吸收回路及感性负载时,单边设置死区时正方向的负载电流使输出电压减小,负方向的负载电流使输出电压增加,从而影响了逆变器输出的共模电压。仿真研究验证了以上分析结果。研究表明,当逆变器带上RC吸收回路及感性负载时,分析SPWM死区与变频器输出共模电压的数学关系较复杂。     

逆变器死区时间对永磁同步电动机系统的影响

文章分析了逆变器死区效应产生的机理以及死区时间对永磁同步电机系统的影响。分析和仿真结果表明,死区时间引起逆变器输出基波电压的非线性,并且使输出电压中产生奇次谐波,死区效应使永磁同步电动机系统的输出力矩下降,并且使电机的相电流中含有谐波,引起了力矩波动。实验结果验证了分析的正确性。     

基于MATLAB的级联型高压变频器的建模与仿真

简单介绍了级联型高压变频器的拓扑结构及载波移相SPWM控制的工作原理,通过MATLAB建立了仿真模型,分析了不同移相方式及不同幅值调制比对输出电压的影响,并对高压变频器带负载情况进行了分析。仿真结果表明该高压变频器输出电压波形接近正弦波,仿真结果与理论分析相符。     

如何在三电平技术的基础上提高逆变器额定电压到6kV

三电平中压变频器有许多优点,但在国内的竞争中却屡屡败于H桥级联变频器,主要的原因是输出电压达不到6 kV(不满足国标要求)和dV/dt高(需要加强绝缘),导致电动机特殊.如何在三电平技术的基础上提高逆变器额定输出电压到6 kV是一个困扰开发三电平变频器技术人员多年的难题.在回顾现有解决方案基础上,介绍一个新方法--定子...     

A New Cascaded Multi-level Inverter Topology with Reduced Number of Components and Charge Balance Control Methods Capabilities

In this article, a new basic unit for cascaded multi-level inverter is proposed. This inverter is able to increase the number of output voltage levels and reduces the number of power electronic devices. To generate all voltage levels at the output, five different algorithms to determine the magnitude of DC voltage sources are suggested. This inverter is compared with conventional cascaded multi-level inverters. The comparisons show that the proposed topology needs fewer DC voltage sources and power switches, less variety of the magnitude of DC voltage sources, and smaller amounts of blocked voltage by switches. As a result, the installation space and total cost of the inverter decrease. As it is impossible to use charge balance control methods for the asymmetric cascaded multi-level inverters, the developed topology based on the proposed cascaded inverter–the sub-symmetric topology with the usability of charge balance control methods–is proposed. A new algorithm is proposed to determine the magnitude of DC voltage sources. In addition, full-wave and half-wave charge balance control methods are applied in the proposed developed topology. The accurate performance of the proposed topology by applying charge balance control methods is verified through the simulation and experimental results of an 81-level sub-symmetric inverter.     

级联型逆变器的空间矢量移相调制方法

为简化级联型多电平逆变器空间矢量PWM算法,提出了一种基于单元矢量移相叠加的空间矢量PWM控制方法（Phase Shifting Space Vector Modulation,PSSVM）,采用数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）和可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device,CPLD）实现了对三单元级联型七电平逆变器的PSSVM控制,实验结果表明该控制方法可行,而且与传统多电平SVM方法相比,计算简单,易扩展。     

A Single-phase Hybrid Multi-level Inverter

This article presents a single-phase 17-level hybrid multi-level inverter. The cascaded unit is made up of two five-level inverter configurations: a diode-clamped inverter and an inverter constituted of a main inverting H-bridge leg and level-clamping half-bridge circuit. The asymmetrically cascaded inverters have a separate DC input ratio of 1:3 that affects reduction in the power circuit component count in the single-phase multi-level inverter system. The operational principles, modulation schemes, and switching functions have been analyzed in detail. Fast fourier transform analysis of the output voltage waveform was carried out, and a low total harmonic distortion value of 7.61% was obtained. The validity of the proposed hybrid multi-level inverter is verified through simulation and experimental results.     

一种新型的混合级联多电平逆变器

在中高压大功率场合级联H桥多电平逆变器受到了越来越多的关注。混合级联多电平逆变器是传统级联多电平逆变器拓扑的改进,它的直流侧电压幅值不同。混合级联多电平逆变器最大的优点是在得到相同电平数目的情况下,大大减少了独立直流电源的数目。但是,在一些应用场合,直流电源只能为一个。针对这个问题,在直流侧加入高频环节,得到了一种新型的混合级联多电平逆变器,实现了单直流电源供电,而且这种逆变器的输出电压THD较低,系统体积小。文中首先介绍了基于高频环节混合级联多电平逆变器的电路结构,分析了该结构功率分布问题,针对最近电平逼近调制策略下的输出电压低次谐波较大的问题,改进了控制方法,最后通过软件仿真验证了改进控制方法的可行性。     

Sinusoidal Pulse-width Modulated Three-phase Multi-level Inverter Topology

Abstract—This article presents a sinusoidal pulse-width modulated three-phase multi-level inverter topology. In this configuration, the basic two-level, three-phase inverter is modified to synthesize higher voltage levels by the insertion of two auxiliary switches per phase leg. The multi-level inverter configuration generates output voltage levels similar to the corresponding well-known conventional diode-clamped flying capacitors and cascaded H-bridge inverters but with fewer power circuit components and more simplicity. For output voltage and frequency variations demanded by such applications as variable-speed drives, active power filters, photovoltaic power conversions, etc., the sinusoidal pulse-width modulation technique is employed in the generation of the gating signals for the proposed three-phase multi-level inverter. A balanced three-phase R-L load is applied at the inverter output terminals, and the inverter performance is compared with that of other sinusoidal pulse-width modulated conventional multi-level inverter configurations. The validity of the proposed multi-level inverter topology and the modulation scheme are verified through simulations and experiments.     

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.     

基于FPGA的多电平多载波PWM脉冲发生原理及实现方式

多单元串联型多电平逆变器越来越广泛地应用于高压大功率工业应用场合,其拓扑结构的特殊性决定需要多路驱动脉冲。因此,多路驱动脉冲的发生便成为拓扑所研究的关键性技术之一。针对H桥串联型多电平逆变器,详细地叙述了多载波脉冲的发生原理,基于FPGA,给出了一种通用型多载波脉冲发生器的具体实现方式。最后,基于DSP与FPGA,搭建了一套多电平逆变器数字化实验系统。实验结果表明所构造的多载波PWM脉冲发生器具有很好的扩展性与通用性。     

A Series-Connected Three-Level Inverter Topology for Medium-Voltage Squirrel-Cage Motor Drive Applications

The application of pulsewidth-modulated (PWM) voltages using two-level high-voltage inverters to a squirrel-cage induction motor (SQIM) can cause heating of rotor shaft, voltage spike across the motor terminals, etc. The increase in the number of steps of the motor voltage and hence decreasing the $dv/dt$ applied to the machine terminals can be a solution to this problem. The existing topologies that generate this multistep voltage include cascading of a number of single-phase inverters or use of higher order multilevel inverters. In this paper, a topology with series connection of three-phase three-level inverters is proposed, which addresses the problems of medium-voltage drives. The design of the inverter topology and its various PWM techniques are presented in this paper. This inverter topology and its control are verified on a 7.5-hp SQIM drive. Experimental results validate the steady-state and dynamic performances of the drive.