混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）技术，针对1/4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1.158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

级联型多电平变换器PWM控制方法的仿真研究

多电平变换器作为一种应用于高压大功率变换场合的新型变换器,其相应的电路拓扑结构和PWM控制方法是当前的一个研究热点,基于现有的研究成果,该文认为当电平数超过3时,采用级联型电路拓扑结构和三角载波PWM法的组合,是一种较为可行的方案。在此基础上,首先讨论了三种已有的多电平变换器三角载波PWM控制方法,根据它们各自的优缺点,提出了一种新型的适用于级联型多电平变换器的PWM方法。文中介绍了它们的原理和特点,为了比较它们的控制效果,采用功能强大的Saber软件进行了仿真研究,仿真结果表明,所提出的方法,在输出电压谐波和电压利用率方面,兼具前三种方法的优点。最后,作者对今后的研究提出了建议。     

链式多电平变换器特定谐波消除脉宽调制方法研究

链式多电平变换器调制方法中,特定谐波消除脉宽调制SHEPWM(SelectedHarmonicElimi-nationPulseWidthModulation)具有输出波形质量高、消除谐波效果好、直流电压利用率高等优点。研究了链式多电平变换器的SHEPWM技术,针对其1/4周期对称的阶梯波形,给出了一种每个H桥开关频率相同的控制方法,同时列出了该方法下的链式多电平变换器的SHEPWM通用非线性超越方程组,重点提出了利用单个H桥的开关角度叠加求取初值的方法。以5电平链式多电平变换器为例,通过Matlab仿真证明了结论的正确性。     

用于级联型多电平变换器的新型脉宽调制方法

提出一种用于级联型多电平变换器的新型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)方法,即将单个三角载波信号与多个梯形波调制信号进行规则对称采样。推导了梯形波边坡角与输出基波幅值和谐波含量的关系。与其他常用的PWM方法相比,该方法调制下的输出基波幅值更高,在选取适当的边坡角后,输出波形的谐波特性非常好。以5电平和13电平级联型多电平变换器为控制对象,对所提出的PWM方法进行了仿真验证,证明其在输出电压幅值和谐波特性方面具有优良的性能。     

多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系

为了利用已知的较低电平数多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)问题的解,来构建、丰富和完善具有较多电平数的多电平逆变器的SHEPWM问题的解的集合,该文从SHEPWM非线性方程组的形式、多电平逆变器输出电平的物理概念、多电平逆变器SHEPWM问题解的多重性等方面出发,提出并研究了多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系。以级联多电平逆变器为例,对七电平逆变器M=0.38、五电平逆变器M=0.76和三电平逆变器M=1.14时的方程组的数值解进行了实验研究,结果证明了所求数值解能够实现基波控制、谐波消除目标、七电平对五电平和三电平、五电平对三电平逆变器SHEPWM问题的解包含关系。     

中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法研究

简单介绍了中点箝位型三电平变换器SHEPWM的原理,基于M ATLAB的FSOLVE函数解SHEPWM超越方程的方法,绘出了当超越方程个数N=11时的解轨迹曲线,从曲线上分析SHEPWM方法最大调制比可以达到1.15。为了验证上述解轨迹曲线的正确性和研究中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法在不同调制比下的实际消谐波效果和相线电压谐波畸变,用M ATLAB的S IMUL INK图形化工具GU I仿真了各调制比下N=11时候相线电压的谐波畸变,并绘出了相线电压的消谐波效果和输出的相线电压和调制比关系曲线,得知随着调制比增大,实际的消谐波效果越来越好、输出相线电压的谐波畸变率THD也呈快速下降趋势。最后建立了三电平变换器的实验模型,用实验室开发的电力电子数控开发平台控制异步电动机的变频调速。实验结果与仿真结果一致,证实了FSOLVE函数求解的正确性和DSP数控系统控制电机调速的方便性。     

级联型多电平逆变器的谐波分析及仿真研究

利用数学推导分析了载波移相SPWM技术,对多单元级联型多电平逆变器进行了谐波分析,得到单相N单元级联型多电平逆变器输出电压的傅里叶表达式,同时对各单元间载波移相角相差π/N的控制方法进行了详细的数学分析,最后通过对单相三单元和四单元级联逆变器的仿真研究,得出结论并验证其正确性.     

级联型多电平逆变器的谐波分析及仿真研究

利用数学推导分析了载波移相SPWM技术,对多单元级联型多电平逆变器进行了谐波分析,得到单相N单元级联型多电平逆变器输出电压的傅里叶表达式,同时对各单元间载波移相角相差π/N的控制方法进行了详细的数学分析,最后通过对单相三单元和四单元级联逆变器的仿真研究,得出结论并验证其正确性。     

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的仿真研究

研究了多电平SHEPWM技术，针对1/4周期对称的多电平PWM波或阶梯波形，给出了根据波形直接确定傅立叶系数和多电平SHEPWM非线性方程组的方法；采用三角载波SPWM方法确定非线性方程组的初值，保证和加速了非线性方程组迭代过程的收敛；以五电平为例，对多电平逆变器的SHEPWM方法，用POWERSIM专用仿真软件进行了仿真研究，结果证明：多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程简单，易于收敛；根据非线性方程组求得的最终波形不受参考波形限制，能够根据调制比的变化而自动调整；当调制比小于一定值时，线电压所包含的电平数也会有所下降，以满足调制比变化和谐波消除的要求；直流母线电压利用率高；谐波消除效果非常理想，输出波形质量高，是多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

基于直流储能的15电平混合级联变换器调制策略比较

多电平级联变换器由H桥子模块串联而成。将3个H桥子模块级联而成的传统级联7电平变换器的直流储能供电电压之比从1:1:1改为4:2:1,可得到一种改进版基于直流储能的15电平混合级联变换器。针对此调制策略进行研究,提出了一种新的适用于由直流储能装置供电的多电平变换器开关角度的算法。基于Saber仿真软件,分别应用阶梯波调制、PWM以及部分PWM 3种不同的调制策略进行验证和比较。最终,基于不加任何滤波器的输出电压总谐波失真、低次谐波分量以及该变换器开关损耗方面的仿真结果进行了对比,并对相应的调制策略进行了探讨。     

一种新型多电平直接脉宽调制方法

在研究了多电平逆变器模型及其脉宽调制(PWM)算法原理的基础上,提出了一种新型的适用于各种电平数目逆变器的直接PWM方法,分析了这种PWM方法的基本原理,给出了算法实现的原理框图,最后使用PSCAD仿真软件做了仿真研究,仿真结果验证了算法的正确性和有效性.文中提出的PWM算法的基本思想是由三相参考电压直接确定逆变器各个桥臂电路输出的开关函数及其作用规律,因此称之为直接PWM算法.与基于载波调制的多电平PWM算法和多电平SVM算法相比,该算法具有原理简单、实现容易、运行速度快、占用CPU时间少等优点.     

多电平逆变器直流侧电容电压的平衡与控制

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。二极管箝位式多电平逆变器（DCMLI）因无需独立的直流电源来维持每级电压而备受青睐。但该逆变器存在直流侧电容电压的不平衡问题，因而未能在有功功率变换中得到广泛应用。针对这一问题，文中提出一种适用于n电平DCMLI的电容电压动态平衡控制算法，该算法基于空间矢量PWM(SVPWM)法，用电容电压偏差值与各冗余开关状态下的电容电流预测值的乘积作为衡量电容电压偏离其平衡基准值程度大小的准则，通过选取使电容电压偏离程度最小的冗余开关状态来维持电容电压平衡并产生所期望的输出电压波形，但同时要舍去某些导致电容电压本质不平衡的特殊空间矢量。以5电平DCMLI为例，仿真验证了该算法的有效性。     

易于FPGA实现的最优移相PWM控制策略

在综合考虑波形特性、开关损耗、电压利用率及易实现性的基础上,提出一种新的最优移相脉宽调制(PWM)控制策略。从线电压出发,指出电压利用率的提高实质上是一个非线性规划问题,并就此非线性规划问题分8种情况进行讨论,系统地分析了谐波注入正弦脉宽调制(SPWM)电压利用率可以达到的极限值。采用数字仿真得出易于现场可编程门阵列(FPGA)实现的最优移相PWM调制波数据,并对其进行频谱分析。论证了移相法和堆波法在开关损耗上的一致性,以及移相法具有开关动作均匀、易于FPGA实现的特点。最后给出了最优移相PWM策略MATLAB仿真波形以及在SIGA(system in gate array)多电平高压变频器模型机中应用的实验波形。     

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。     

ANPC三电平逆变器SHEPWM优化研究

对有源中点箝位型(ANPC)三电平逆变器在特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制策略下的母线中点电压平衡问题进行了研究。通过研究SHEPWM与空间矢量脉宽调制(SYPWM)的本质联系,将SHEPWM三相输出视为与SVPWM一致的空间矢量集,分析SHEPWM的解得到开关矢量对中点电压的影响,从而提出一种SHEPWM优化控制策略,该控制策略通过动态变换SHEPWM的开关状态,将一个小矢量替换为与之成对的另一个小矢量,从而在不影响消除线电压特定谐波的前提下,选择合适的小矢量使中点电压趋于平衡,最后搭建了三电平实验平台对所提出的控制策略进行实验验证,实验结果表明了该控制策略的有效性。     

三电平逆变器SHEPWM的一种空间电压矢量合成算法

三电平逆变器的特定谐波消去脉冲宽度调制(SHEPWM)的开关角难于实时求解,而两电平的SHEPWM调制可由基本空间矢量SV组成的矢量序列实现。在三电平的空间矢量六边形所分解的两电平小六边形中,得出三电平SHEPWM所需的基本SV矢量切换状态表,推导基本SV矢量的作用时间,形成矢量序列,实现了三电平逆变器SHEPWM的一种电压矢量合成新算法,该算法中的开关角可通过基本SV矢量运算而直接生成且易于快速实现。     

单开关三相交直流变换器的谐波消除PWM技术

为保证敏感负载的高稳定电能供应,提出一种应用于三相单开关AC-DC Buck变换器的新型谐波抑制脉宽调制技术.通过简单的前馈方式,可以消除整流输出电压包含的所有低次谐波.因此传统二极管整流桥采用的大容量滤波电容被去除,显著抑制了交流输入电流的脉动和谐波成分.尤其是新PWM技术的任意谐波消除能力实现了对交流系统不对称以及谐波畸变的适应能力.文中分析和推导了调制函数的解析式,并给出了详细的实现方案.2 kVA样机的实验结果验证了该技术对谐波电压的良好抑制能力.