新型高效率单相逆变器

提出了一种新型的高效率单相逆变器拓扑结构,该拓扑结构由一个高频半桥单元和一个低频半桥单元级联而成。其中高频半桥主要决定输出电压的波形,低频半桥主要输出功率,该拓扑结构可以在保证输出电压波形质量的同时提高逆变器的工作效率。高频半桥采用电压反馈控制输出电压,低频半桥采用电流反馈控制逆变器输出电流。理论分析和仿真结果表明,该拓扑的输出电压波形质量与高频逆变器相类似,而效率却有大幅度提高。     

多电平并联型复合电流扰动发生器

提出一种新颖三相并联型复合电流扰动发生器的主电路拓扑,由背靠背H桥模块构成。其中,一侧换流器采用H桥级联方式接入系统,用以提高电压等级,另一侧换流器采用单相多绕组变压器并联方式接入系统,用以提高电流容量。级联H桥模块和脉宽调制整流H桥模块都采用三角载波移相控制,提高逆变器等效开关频率,降低整流侧开关纹波电流。从理论上分析了低频正弦波调制扰动电流、谐波电流、无功电流和功率因数调节。最后,设计制作了一套低压400V/100kVA复合电流扰动发生装置样机。实验结果证明所提出的主电路拓扑和控制策略是有效可行的。     

中压大功率负荷特性模拟装置的控制策略

提出一种新颖的三相并联型负荷特性模拟装置及其相应的主电路拓扑结构。该装置采用分相控制,其基波和谐波电流采用解耦控制,级联H桥模块采用三角载波移相控制,通过连接电抗器实现基波和谐波电流的注入及装置功率的调节。提出调节逆变器输出基波电压相角和幅值来调节注入系统的有功和无功功率,并给出装置有功和无功功率的数学表达式。分析装置在不同工况下的等效电路,得到系统电抗、基波连接电抗和谐波滤波电抗对装置注入电流精度的影响。对低频电流波动、电流谐波和功率因数调节分别进行仿真研究,仿真结果表明了主电路拓扑及控制策略对负荷特性模拟的可行性和有效性。     

复合电流质量调节装置仿真与实验研究

对一种大容量复合电流质量调节装置进行了深入研究,基于模块化的思想,提出一种新型的主电路拓扑结构,主电路由基波补偿模块和谐波补偿模块组成,基波模块由多个H桥组成链式结构,用以提高基波补偿容量,减小输出电压谐波含量;谐波模块由单个H桥构成,其交流侧跨接在基波连接电感两端,可以减小谐波模块的电压等级和容量。给出了装置的控制策...     

多电平大容量基波磁通补偿滤波器

将级联桥多电平逆变器拓扑结构应用于大容量基波磁通补偿(FMFC)有源电力滤波器(APF),分析了级联H桥拓扑及其工作机制,应用载波移相脉宽调制(CPS-SPWM)技术,通过调节变换器电压的幅值间接达到快速跟踪基波电流,实现基波补偿条件。仿真结果表明,与两电平拓扑结构滤波装置相比,该方法电流跟踪精度高,输出谐波含量少,使得串联变压器能够更好地对谐波呈现高阻抗;最后,搭建RT-Lab半实物实验平台,实验结果证明了将多电平级联H桥拓扑结构应用于大容量FMFC-APF的可行性。     

基于混合级联逆变器的静止同步补偿器的实现

提出了将2H桥-3H桥混合级联多电平逆变器作为静止同步补偿器(STATCOM)的主电路拓扑结构,分析了其工作原理。针对无功功率补偿,研究了2H桥-3H桥混合级联多电平逆变器的阶梯波EPWM控制方法,以较低的开关频率实现了质量较高的波形输出。在理论研究的基础上,对混合级联STATCOM的软、硬件进行了设计和样机实验。实验结果表明,2H桥-3H桥混合级联STATCOM成功实现了无功补偿,具有装置成本低、输出波形质量好以及开关频率低的特点。     

一种新型四象限级联型多电平逆变器拓扑

传统级联型多电平逆变器无法实现能量双向流动.提出一种可四象限运行的新型级联型多电平逆变器拓扑.将PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,进而实现了级联型逆变器的四象限运行.提出一种限频式电流滞环控制方法,以获得优良的输入电流控制特性;将载波移相SPWM技术引入到级联型逆变器,有效减小了输出电压电流谐波.对单相三单元逆变器拓扑进行了实验验证.所提出的逆变器拓扑具有输入电流波形近似正弦,无需移相变压器,自动实现能量的双向流动等优点.仿真和实验结果证明了该拓扑的正确性和可行性.     

基于谐波注入法的级联型逆变器谐波消除研究

为了减小H桥级联多电平逆变器输出电压波形中的低次谐波含量,对通过控制各H桥开关角实现级联逆变器谐波消除的方法进行了深入研究。针对解方程组消除特定谐波中高次多变量方程组难于求解的问题,提出一种基于谐波注入法消除谐波的方法。其以等面积法和谐波注入为基础,利用该方法,不论多少阶梯电压波形,仅需解几个简单的方程和进行数次迭代就可以有效减小各次谐波。最后在五H桥级联型逆变器上进行仿真与实验研究,结果验证了本文所提方法的正确性。     

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。     

基于H桥级联拓扑结构的中压电能质量扰动源研究

提出一种基于H桥级联拓扑结构的高压电能质量扰动源主电路拓扑方案,能够分别实现电压及电流的扰动输出。该拓扑在输出高次谐波时,采用叠波PWM调制,可以降低开关器件的等效开关频率,从而降低损耗。重点研究了该拓扑输出非整数倍谐波电流时直流电压波动的机理,针对该扰动源提出一种简单有效的直压控制策略,并通过仿真验证了相关算法。     

级联式电力电子变压器混合脉宽调制谐波分析及均衡控制

针对基于级联H桥及隔离双向DC/DC变换器的电力电子变压器,提出一种混合工频和高频调制的混合脉宽调制(HPWM)策略。基于波形合成原理及双重傅里叶积分方法,对5电平级联H桥HPWM输出电压频谱表达式进行了理论推导,并与载波移相调制时输出电压谐波特性进行对比。结果表明HPWM输出电压波形仅含有基波与载波边带谐波,在不增加谐波总畸变率的同时可降低系统开关频率。为解决HPWM时各模块开关模式不对称造成的中间直流电压不均衡问题,提出一种前级级联H桥采用开关函数轮换控制与后级隔离双向DC/DC变换器电压反馈加前馈控制相结合的子模块均衡控制策略,有效确保子模块功率及电容电压处于相同的动态变化范围。仿真和实验结果验证了HPWM谐波分析的正确性及所提控制策略的有效性。     

单元级联型多电平逆变电源研究与实现

单元箱 H 桥级联型多电平逆变器因输出电压谐波含量低以及电压变化率 du/dt小等优点,在高压逆变器中得到广泛的运用.首先分析了３种不同结构的级联型拓扑的优缺点,选用 H 桥级联型多电平拓扑方案作为所设计的中频逆变电源拓扑;然后分析了几种常用 H 桥级联型多电平调制算法的优缺点,选用载波移相调制算法作为 SPWM 波形输出的调制算法;最后根据所选方案和分析结论,设计和研制出一台实际９个 H 桥单元级联并且额定输出电压 为２４００VAC,输出频率为１００Hz的中频逆变电源进行试验,验证了所提方案的可行性,并且该逆变电源在感应加热 应用性能十分优越.     

五开关H桥逆变器改进PWM控制方法的研究

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPSPWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。     

差异化级联式可控用电品质扰动发生装置注入电路参数选择问题分析

对差异化级联式可控用电品质扰动发生装置注入电路参数选择时的相关问题进行了理论及仿真分析。差异化级联式拓扑包括三个模块:基频模块,高频模块和整流模块。理论分析结果表明:在采用差异化级联式拓扑设计时,基频连接电感的大小将会影响到基频模块的输出调节精度、高频模块的承压及电流跟踪性能,并且会影响高频模块的内部谐波环流量从而影响谐波电流输出量;高频连接电感的选择会影响高频模块的谐波输出。此外,为了降低高频模块的承压,可在高频模块注入电路中采取电容和电感串联调谐的方式。但是该方法在一定程度上将会影响基频模块的基波电流输出量。仿真分析结果证明了理论分析的正确性,并且为装置注入电路参数的选取及下一步装置控制方法的设计提供了参考依据。     

10kV链式STATCOM的研究与设计

针对高压10kV供电系统,详细介绍了链式静止同步补偿器(STATCOM)装置结构,该装置采用级联H桥逆变器模块作为主拓扑,该结构具有逆变器输出电压等级高且谐波含量少等优点。同时设计了级联H桥逆变单元参数,采用单极倍频CPS-SPWM调制技术,控制各开关器件的脉冲,实现对链式多电平STATCOM装置的控制。最后,搭建STATCOM实验样机,试验证明文章所述理论的有效性、正确性和优越性。     

新颖的高效级联型多电平逆变器

为了克服多输入源级联型多电平逆变器的输出电平数不易扩展和基于开关电容的多电平逆变器效率不高的缺陷,提出了一种新颖的高效级联型多电平逆变器,并深入研究了该逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和储能电容的参数设计等关键技术.该电路拓扑是由开关电容网络、"T"型逆变桥和输出滤波器级联构成;该控制策略采用带输入电压前馈的输出电压瞬时值反馈单载波SPWM控制,通过控制开关电容网络中的功率开关STi和逆变桥调制度分别实现母线电压的抬升和输出电压的稳定;分析了该逆变器的低频工作状态,并推导出了逆变器的外特性曲线.设计并研制的500 VA 115 VDC/220 V50 Hz AC级联型七电平逆变器实验样机具有功率器件开关损耗小、变换效率高、输出电平数易于扩展等优点,证实了所提出电路拓扑和控制策略的可行性与有效性.     

级联型多电平逆变器THD最小控制

以最少模块数级联型多电平逆变器为研究对象,在分析其输出波形特性的基础上,得出了模块功率器件开关角与逆变器输出电压总谐波畸变率THD的关系,进而提出了控制器件开关角以实现级联型多电平逆变器最小THD控制的策略,并利用求解带不等式约束的最优化方法得到了最小THD控制角。将该控制策略与高频调制策略进行了比较,比较结果说明,采用该策略可明显降低输出电压的总谐波畸变率,且有利于级联型多电平逆变器的高频应用。以工作频率为100kHz的多电平逆变器为例,通过仿真和实验验证了该方案在高频应用的可行性。     

一种新型电压型逆变器拓扑结构及其PWM控制方法

多电平逆变器具有功率容量大、输出谐波小、传输损耗低等优点而得到越来越广泛的应用.其主要缺点是电路结构复杂、需要大量的功率元件、控制方法复杂.在传统H桥级联型逆变器基础上,提出了一种新型逆变器拓扑结构.通过采用辅助双向开关,在提高输出电压电平数的同时大量减少功率开关元件的数量,简化了电路结构.并根据新型逆变器拓扑结构的特点,提出了一种阶梯波PWM控制方法,采用特定谐波消除法(SHE-PWM)对逆变器输出电压的低次谐波进行抑制,同时进行了仿真.最后建立一套九电平电压型逆变器试验系统,对拓扑结构和PWM控制方法进行了验证.     

电容钳位H桥级联多电平逆变器功率均衡控制方法

针对电容钳位H桥级联多电平逆变器载波层叠SPWM调制方法中存在功率不均衡的问题,对该逆变器各个级联单元的有功功率输出进行理论分析,提出了一种改进载波层叠方式的功率均衡控制方法。该方法在不影响逆变器输出电压波形质量的前提下,通过保证该逆变器各个单元输出电压波形的基波幅值相等的方式,可以在一个输出周期内实现各个级联单元的输出功率均衡。以两单元电容钳位H桥级联多电平逆变器为例,进行了仿真分析和对比研究,详细给出了改进功率均衡控制法与传统控制方法下输出电压谐波失真(total harmonic distortion,THD)和输出功率的对比曲线,以及两种方法下逆变器输出的电压波形及其频谱图,结果验证了该控制方法的可行性与优越性。     

C28x+CLA高频数字控制逆变器的研究

针对数字低频控制的两电平双Buck半桥逆交器(DBHBI)系统输入电压利用率低、滤波器件体积大、输出波形谐波大的问题,研究一种C28x+控制率加速器(CLA)高频数字控制的单极性调制三电平双Buck全桥逆变器(DBFBI)。用工频开关桥臂取代半桥逆变器中的输入均压电容,拓扑全桥结构有效提高输入电压利用率。桥臂三电平输出降低了输出谐波含量,输出波形更逼真;开关管采用高频数字化控制,降低输出滤波器件体积和重量的同时,保持高效和高可靠性。仿真和实验验证了以上分析的正确性和可行性。