混合七电平逆变器的变频调速PWM控制策略

该文提出了基于参考电压分解的多电平直接PWM算法,分析并给出了该直接PWM算法在混合七电平逆变器中的应用方法,给出了主逆变器及辅助逆变器开关频率与控制频率的关系;通过仿真对混合七电平逆变器的直流电压平衡问题进行了研究,得到了不会出现直流电压不平衡的PWM开关模式;分析并提出了一种适用于混合七电平逆变器的改进的死区效应补偿方法,研制了一台基于混合七电平逆变器的交流380V变频调速实验样机.实验结果验证了混合七电平直接PWM算法及改进的死区补偿方法的有效性和正确性.     

基于混合频率载波调制的多电平 PWM控制策略研究

混合多电平功率变换电路因在输出电压电平数相同的情况下采用的级联单元较少而受到关注。但由于其控制算法并未作相应扩展，影响了该电路的实用化。该文在分析混合七电平逆变电路工作原理的基础上，提出了一种适合混合功率单元的混合频率载波PWM调制法。与现有控制算法相比，该方法可使混合功率变换电路的各基本单元都参与PWM调制，避免了低压单元的电流倒灌问题。基于该控制策略给出了各基本单元驱动信号的生成方法，并在研制的混合七电平变频实验装置上实现了该控制算法。     

混合七电平逆变器的变频PWM控制器

采用一种直接PWM算法，研制了一台基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑阵列(FPGA)的混合七电平变频PWM控制器，并在380V／8kW的样机系统上进行了实验。介绍了该控制器的设计原理与实现：给出了实验结果及分析。实验结果表明，该控制器的设计方案实现简单、调试方便，具有良好的输出特性。     

采用IGCT电压型三电平逆变器的高压变频调速器

摘要： 集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高-高方式的高压变频调速装置。文中提出了基于IGCT中点箝位电压型三电平逆变器的高压变频调速装置主电路，并给出了一台6 kV/1 800 kVA高压变频调速装置的实现。装置交流输入侧采用变压器隔离的24脉冲整流电路来保证输入侧功率因数大于0.96，中间直流环节直流电压为10 kV，逆变部分采用中点箝位(NPC)电压型三电平逆变器输出三相6 kV线电压，每只开关器件由2只4.5 kV IGCT器件串联构成。逆变器采用变频的特定谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)，且输出侧采用LC滤波器来减小输出电压的谐波畸变率及dv/dt。装置采用IGCT作为电子开关进行输出过电流保护。装置实验表明，这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

基于TMS320F2812的载波移相PWM发生器的设计

适用于单元级联型多电平电路的载波移相PWM调制方法,其实现的关键在于如何实时产生多路移相PWM控制信号。研制了基于TMS320F2812的PWM脉冲发生器,通过事件管理器硬件实现与CPU软件实现相结合,在DSP的各个GPIO复用管脚输出多路移相PWM波形。基于该脉冲发生器,完成了单相级联七电平逆变器的载波移相实验。实验结果表明,该脉冲发生器简化了多电平硬件电路的设计,算法程序简洁,实时性强,易于扩展。     

高压变频调速可靠性探讨

指出变压器、IGBT直接串联、多电平串联三种高压变频调速方案的优缺点.探讨高压变频调速方案的可靠性.结合被击穿IGBT的解剖分析,得到引起IGBT击穿的原因,就可靠性而言,认为IGBT变频调速不适宜用在6kV～10kV高压大功率异步机上.高压的交流调速,应考虑基于转子的低压控制方案.     

基于晶闸管及IGBT的新型两电平逆变器

提出一种新颖的两电平电压型逆变器拓扑结构。该三相逆变器具有三个桥臂,每个桥臂由2个晶闸管、1个IGBT及4个二极管组成。晶闸管完成逆变器的相位定位,IGBT完成不同调制方式(SPWM、SVPWM、SHPWM等)的调制,二极管完成桥臂的换相。对基于晶闸管及IGBT的新型两电平逆变器的原理及拓扑结构进行详细的分析与设计,建立该新型两电平逆变器的仿真及实验平台,仿真及实验结果表明:与传统的两电平逆变器比较,可实现传统逆变器功能的同时,具有成本较低及开关损耗低的特点,在矩阵式逆变器领域更具优势,验证了所提方案的正确性。     

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。     

单载波调制的T型并网逆变器数字控制研究

介绍了一种三相T型三电平中功率并网逆变器系统,并给出了三相并网逆变器的数学模型。针对传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)和多载波脉宽调制(PWM)这两种多电平调制方法需要复杂代数运算的缺点,提出了一种易于数字实现的T型三电平单载波PWM方法,并介绍了基于功率前馈的直接电流控制的逆变器双闭环控制策略。研制了一台20 kW实验样机,通过实验验证了所提调制和控制方法的正确性和可行性。     

通用组合逆变器拓扑结构及调制策略研究

本文在已有的多电平逆变器基本拓扑结构基础上,提出了一种通用的混合逆变器拓扑结构,并对两种等压比的混合拓扑结构在调制策略上进行了拓展并分别做了载波移相、空间矢量移相PWM的仿真研究以及空间矢量移相PWM调制策略在级联H桥逆变器中的实验研究。数学推导、仿真及实验结果均证明,采用移相调制策略得到的混合逆变器的输出电压具有输出波形质量较好,低次谐波畸变率低等优点。对多电平逆变器在实际中的应用有一定的指导意义。     

一种混合9电平电压源逆变器及其变频脉宽调制

介绍了一种应用于中高压变频调速装置的9电平输出电压源逆变器，逆变器的主电路由2种不同拓扑结构的逆变电路组成，分别使用不同参数的开关器件实现，可以综合利用阻断电压高的器件和开关速度快的器件的优点。分析了逆变器主电路的拓扑结构及特点，研究了主电路的开关模式后提出了一种基于载波调制的适合于任意电平数目混合逆变器的PWM(脉宽调制)算法，最后仿真研究了混合9电平逆变器在变速驱动场合中的应用，并验证了算法的有效性。对线电压的频谱分析表明，混合9电平逆变器有很好的输出波形，输出谐波含量少，在高频段输出线电压的总谐波畸变率小于5％，输出电压的dv／dt小，可用于驱动大容量的中高压异步电动机。     

A hybrid solution for load-commutated-inverter-fed induction motor drives

A novel, hybrid solution employing a combination of a load-commutated inverter (LCI) and a voltage-source inverter (VSI) is proposed for induction motor drives. By avoiding the use of output capacitors and a forced dc-commutation circuit, this solution can eliminate all disadvantages related with these circuits in the conventional LCI-based induction motor drives. In addition, improved quality of output current waveforms and faster dynamic response can be achieved. The proposed hybrid scheme features the following tasks: 1) the safe commutation angle for the LCI, controlled by the VSI in the entire speed region of the induction motor and 2) a dc-link current control loop to ensure minimum VSI rating. Advantages of the proposed solution over the conventional LCI-based induction motor drives include the following: 1) sinusoidal motor phase current and voltage based on the instantaneous motor speed control; 2) fast dynamic response by the VSI operation; and 3) elimination of motor circuit resonance and motor torque pulsation. The feasibility of the proposed hybrid circuit for the high-power drive system is verified by computer simulation for a 500-hp induction motor. Experimental results to support the use of the proposed system are also included for a 1-hp induction motor laboratory setup.     

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿电压控制器的设计

为了提高静止同步补偿器的耐压水平和容量,尽量限制系统谐波失真,同时减少逆变器的附属设备,设计了一种新型级联式电压源逆变器构成的静止同步补偿电压控制器,并对该控制器的运行进行了研究。根据该级联式三相三电平电压源逆变器的拓扑结构,该静止同步补偿器可以在没有变压器的情况下运行,并可以限制谐波失真到一个非常小的值。同时,给出了由级联式多电平电压源逆变器构成的静止同步补偿器的运行原理。     

混合9电平逆变器的H桥电容电压平衡控制

混合9电平逆变器是一种新型的多电平拓扑结构。文章在研究了H桥逆变电路直流电容电压充放电模型的基础上,得到了负载电流与电容电压变化之间的定量计算公式,进而详细分析了混合9电平逆变器H桥辅助逆变电路电容电压不平衡的内在机理,最后提出了一种基于电容电压不平衡预估计和零序电压注入的平衡控制方法。所提方法原理简单,实现容易,无需增加额外的硬件设备。通过仿真验证了在混合9电平逆变器的参考电压中注入零序电压后,混合9电平逆变器的H桥逆变电路电容电压得到平衡控制。     

高压变频器PLC监测保护系统的功能设计和实现

在工业应用中对高压大容量变频调速装置的需求越来越迫切,开发直接高压变频器,是一种技术含量高,开发难度大的高新技术.介绍了三电平IGCT直接高压变频器的工作原理和典型系统配置,总结了高压变频器的起动、停止和旁路等运行逻辑和联锁逻辑;设计了高压变频器的可编程序控制器(PLC)监测保护系统,阐述了系统的设计思想和实现过程中涉及的几个典型技术关键及其解决办法.系统设计具有一定的通用性,希望能够对高压变频器的设计、研制和使用提供参考.     

单相多模块电压源型逆变器

为实现低压直流到高压交流的变换,提出一种适用于低输入电压场合的单相多模块电压源型逆变器拓扑。产生同样大小的交流电压,电压源型逆变器(VSI)的直流侧电压仅需为传统H桥逆变器的1/3,因而更加适用于新能源发电系统和电池储能系统。介绍单相多模块VSI拓扑结构及工作原理,详细分析单极性PWM下电路运行特性,在此基础上完成电容器参数的设计,最后通过PSIM软件对该电路结构进行仿真,并搭建一个2k W的实验系统,对带有稳态负荷、阶跃负荷及感性负荷时的工作特性进行验证。仿真和实验结果表明,电容参数设计合理,提出的VSI具有较大的升压能力,并在阶跃负荷、感性负荷下依然具有良好的运行特性。     

无源与有源结合电力滤波器阻尼谐波振荡的重复学习Boost变换控制

提出了一种基于恒频Boost变换技术的PWM逆变器重复学习控制策略.该控制策略中,逆变器被视为Boost变换器实现谐波域内单位功率因数整流控制的同时,重复迭代学习策略由每个学习周期内Boost变换控制所产生的系统谐波电流获取被补偿谐波电压源的模型知识,从而形成PWM逆变器参考电压.以负载为晶闸管整流器的工业电力系统为例,验证了无源与有源结合的混合滤波器应用该控制策略的补偿效果.仿真结果表明,该控制器具有高稳定性、强鲁棒性、低稳态误差、快速跟踪等特点,抑制谐波振荡非常有效.     

基于最大功率的VSI泄放电阻制动技术及应用

电阻制动由于简单实用且成本低,在中小型功率等级电压源逆变器(VSI)电路的直流母线泵升电压控制中广泛使用。提出一种新的制动控制方法,该方法充分考虑了直流母线电压限制的需求,同时也考虑了制动电阻的最大功率和冲击时间限制,通过电压因子通道和功率因子通道的联合设计,实现了制动电阻的优化泄放控制。通过基于TMS320F28335的浮点DSP控制平台,用永磁同步电机(PMSM)的弱磁失控等实验验证了该制动方法的有效性和实用性。     

基于DSP的新型单相电流型多电平逆变器的研究

现有的多电平变换技术主要是针对电压型逆变器,但随着超导储能技术的发展,电流型逆变器的储能效率问题必将得到解决,电流型多电平逆变器也将得到广泛应用。本文提出了一类新型单相直接式电流型多电平拓扑,该类拓扑结构非常简单,所用开关器件和均流电感的数目非常少。文中分析了由该类拓扑组成的单相五电平、七电平变流器的工作原理,并将拓扑扩展到N电平的情况。针对所提出的单相五电平电流型逆变器,进行了仿真分析。最后根据实验情况,给出了一种用DSP产生控制信号的方法。五电平电路的仿真结果和实验波形验证了所提出拓扑的正确性和可行性。