Cascaded Multilevel Inverters Using Proposed Series Sub-multilevel Basic Blocks with Reduced Switching Devices

In this paper, a novel configuration of the cascaded multilevel inverters using series connection of new sub-multilevel basic blocks is presented. The basic structure of the proposed sub-multilevel inverter is made of three isolated batteries and eight unidirectional power switches. Hereby, by changing the polarity of one of such batteries and two power switches, two different modules of sub-multilevel inverters can be extracted that each of them is able to be incorporated into two different cascaded structures as the series basic blocks. Contemporary, to determine the suitable magnitudes of the integrated batteries, two different algorithms for each topology along with their relevant mathematical analysis have been also given. In this study, a complete comparison between the proposed topologies and several recently presented structures has been conducted. The compiled comparisons can prove the fact that both the proposed cascaded inverters are capable of generating a higher number of output voltage levels with less number of switching counts. Other advantages of these structures are reduction of voltage sources numbers, DC sources variety, value of total blocking voltage, and also conducting losses. In order to demonstrate the correct operation of the proposed structures and presented algorithms, some experimental results will be also shown.     

大型光伏电站角形级联STATCOM电压控制策略

大型光伏电站并网后,给配电网乃至输电网的电压、电能质量等带来一系列的影响。静止同步补偿器(STATCOM)可稳定公共连接点电压并提高分布式电源的低电压穿越能力。提出了一种适用于大型光伏电站角形级联STATCOM的电压控制策略,能够支撑电网正序电压,减少公共连接点电压波动,并抑制公共连接点负序电压,改善电网电压不平衡;再结合角形级联STATCOM相电流与线电压的约束关系,给出了角形级联STATCOM相电流指令获取方法;最后,在PSCAD中搭建仿真模型验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

一种模块化级联H桥构造的三相—单相同相牵引供电系统

为解决高速、重载电气化铁路负序、谐波和无功等电能质量问题,依据三相对称补偿理论,并结合H桥构造,提出了基于模块化级联H桥的三相—单相同相牵引供电系统。分析了系统补偿特性及工作原理,研究了直挂型"!"联结的有源补偿装置(MMCHC)拓扑结构,推导了子模块参数确定方法,并给出了系统控制策略。通过直挂补偿装置将三相牵引变压器转换为单相供电,节省了匹配变压器的容量为补偿容量的2倍。仿真表明,补偿装置在牵引和再生制动工况下均具备良好的补偿特性和动态性能,消除了牵引负荷引起的负序、谐波和无功分量,且子模块电容电压稳定在2%以内。     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。     

单相多线圈中频变压器DC/DC控制方法研究

多端直流电网是未来分布式输配电网的关键技术,不同电压等级的直流电网通过中频变压器隔离互联。目前变压器采用多电平移相控制技术因触发不同步存在器件发热不均衡、可靠性不稳定等问题。针对现有技术缺陷,提出了一种单相多线圈中频变压器级联式DC/DC控制方法,拓扑结构主要包括控制器、滤波电感和多线圈变压器。将单相变压器的每一绕组拆分为多个线圈,再将每个线圈的半桥控制模块串联,这样可以有效改善功率器件电压和电流的应力,实现电容电压自动均衡。MATLAB/Simulink仿真结果表明所设计的拓扑结构和控制方法是可行的。     

混合级联多电平高压有源电力滤波器预研

针对高压有源电力滤波器,为了采用级联结构时在相同的级联数目下可以获得更多的电平数,同时提高输出功率等级,并且考虑到开关频率和系统补偿特性关系,采用一种混合级联多电平拓扑结构。该有源电力滤波器由可以等效为电压源与电流源的两部分串联组成,电流源部分为传统的PWM变换器;电压源部分由3个H桥逆变器级联构成,其输出电压的基波分量可以抵消电网电压,因此电流源部分的PWM变换器交流侧承受的电压很低,有功损耗小,从而可以提高PWM变换器的开关频率,从而谐波抑制的效果更好。其控制策略简单,易于实现。作为高压大容量有源电力滤波器预研,在单相电网电压有效值220V条件下,通过MATLAB仿真和实验结果证明了该拓扑的有效性和实用性。     

改进的STATCOM相内直流电容电压平衡控制策略

在三角形接线方式下,分析级联H桥变流器静止同步补偿器(STATCOM)直流侧电容电压稳态数学模型,重点研究电压内环对直流侧电容电压控制的影响。同时,分析不加电压内环与传统电压内环的控制策略。在此基础上,提出利用变流侧电流反馈来叠加误差信号,以实现每个H桥调制波微小的移相,省去了锁相环,算法简单易行。仿真实验证明:在STATCOM补偿无功与谐波电流时,该策略都能使各H桥直流侧电容电压达到很好的平衡,稳态误差小。最后,搭建了电压660V、容量300kvar的试验样机进行补偿特性分析,试验结果表明该策略的正确性与有效性。     

Boost+变压器串/并联型LLC级联变换器研究

为满足高压,宽输入、输出低压,大电流、高功率密度直流模块电源的技术要求,设计了一种Boost+变压器串/并联型LLC级联高频直流变换器。该级联变换器的前级Boost闭环工作,实现输出稳压;后级LLC工作在定频、开环方式,实现电气隔离与降压。对该级联变换器的工作原理进行了分析;同时,对前级Boost电路参数和后级LLC谐振参数进行了优化设计。最后,实验验证了该级联变换器理论分析的正确性与可行性。     

基于多模速率方程电路建模的太赫兹量子级联激光器稳态性能及输出光谱特性分析

通过改进的三能级多模态速率方程,运用电路建模 方法,建立了太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)的一种等效电路模型。由于基于多模 态效应进行建模,所建模型能够有效表 征多模态效应对THz QCL光电性能的影响。模型中,涉及的非辐射散射时间、自激发射弛豫 时间以及电子逃 逸时间均根据器件有源层结构参数通过自洽数值求解获得。采用所建模型,可运用通用电路 仿真工具实现对 THz QCL光电特性的模拟分析,克服了数值分析方法计算复杂、模拟时间长的缺点。运用电 路仿 真工具PSPICE对2.47THz QCL的稳态特性和输出光谱特性进行了模拟 分析,并讨论了温度变化对器 件阈值电流、输出光功率以及输出频谱的影响,分析结果与已报道的理论和实验结果一致 ,验证了本文方法的适用性和准确性。     

基于级联光栅温度补偿的溶液浓度测量研究

为解决长周期光纤光栅(LPG)折射率测量时的温度交叉敏感问题,利用布喇格光纤光栅(FBG)对环境折射率不敏感的特点,将其与长周期光纤光栅(LPG)级联,构成具有温度补偿的折射率传感方案。实验结果表明：随着温度的变化级联光栅的两个透射谐振波长都有线性变化,而改变溶液折射率时只有一个透射谐振波长改变。因此,可以利用级联光栅对折射率和温度双参量进行同时测量,补偿因温度变化产生的测量误差。