三电平四桥臂低压SVG控制与应用研究

分析了三相三电平四桥臂逆变器的结构及优越性能,并将其作为三相SVG的主电路结构用以实现由于负载不平衡引起的三相四线制中性线电流的补偿。分析了其工作原理及数学模型,提出了基于载波层叠PWM方法的控制策略,实现对不平衡负载系统有效的无功补偿及中性线电流的控制,简化了传统三电平逆变器结构的控制方法:针对二极管钳位型三电平逆变器固有结构造成的直流侧电容电压中性点电位不平衡问题,分析了其不平衡原理,采用直流电压双环控制进行了电容电压稳定及均压控制,有效地平衡了直流侧电容电压。仿真结果验证了所提出的三电平四桥臂结构在提高输出波形质量和降低损耗方面的优良性能。     

超级电容和蓄电池混合储能系统的THIPWM算法研究

针对超级电容和蓄电池混合储能系统的动态性能较差,输出交流电压波形失真严重的问题,提出了一种采用三倍频谱波注入的脉宽调制(THIPWM)法。利用三电平逆变器的优良性能改善系统的动态性能,对蓄电池和超级电容两端直流输出电压电流、直流侧总电流进行采样,解决三电平逆变器中性线电压不平衡的问题,实现了超级电容与蓄电池在运行过程中的平滑控制,减少了最终输出波形的畸变指数。用Matlab搭建出仿真模型,证明所提出的含三电平逆变器的拓扑结构及其控制算法的实用性和正确性。     

三电平逆变器直流侧电压平衡控制方法的改进

三电平逆变器的直流侧电压平衡问题直接影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性。为此，该文深入研究了不同电压空间矢量对直流侧电压平衡的影响，并针对交流传动系统四象限运行的要求，提出了一种基于瞬时电流检测的直流侧电容电压平衡控制方法。这种方法，可以使直流侧电容电压不受实际功率流向和功率因数高低的影响，在各种工况，特别是低电压能量回馈状态下，都能以较快的速度保持电容电压平衡。双PWM三电平异步电动机调速系统样机上的实验结果证明该方法是有效的。     

一种新型的三电平逆变器中点电压平衡控制策略

三电平逆变器中直流侧中点电容电压平衡问题直接影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性.文章首先介绍了三电平逆变器的SVPWM算法;在此基础上,提出采用动态调整正负空间电压矢量作用时间的方法来实现中点电位平衡,并作了具体的阐述.理论分析和仿真结果表明,此方法能有效地平衡三电平逆变器的中点电压.     

伪双极MMC-HVDC系统联接变阀侧中性点电阻参数设计

针对模块化多电平换流器高压直流输电MMC-HVDC(Modular Multilevel Converter based HVDC)直流单极接地故障暂态特性研究,提出了联接变阀侧中性点经电阻接地的伪双极MMC-HVDC系统发生直流单极接地故障时换流器电容放电的简化模型。将与故障极相连的三相桥臂电容放电回路等效为3个独立的RLC二阶零输入放电回路,从而简化了换流器电容放电与中性点故障电流的分析过程。基于简化模型分析得到的桥臂故障时刻导通子模块电容电压与中性点故障电流计算公式,研究了联接变阀侧中性点电阻参数设计与电容电压放电水平及控制保护系统闭锁换流器延时时间的配合关系,提出了中性点电阻的参数设计原则。最后,针对鲁西背靠背异步联网工程,在搭建的控制保护系统与RT-Lab形成的硬件闭环系统功能性试验平台上,验证了所提联接变阀侧中性点电阻参数设计原则的有效性。     

U-Cell拓扑并网逆变器的MPC策略

针对七电平U-Cell拓扑并网逆变器的优化控制问题,设计了模型预测控制(MPC)策略。不同于传统并网逆变器系统,新型基于U-Cell拓扑的并网逆变器具有一个独立直流源和一组电容作为辅助直流回路,故能实现多目标控制的MPC方案应用于此具有明显优势,其通过对辅助电容电压的控制可实现七电平电压输出,同时控制逆变器在并网点提供所需的有功和无功功率,并保证电能质量。利用U-Cell拓扑逆变器样机进行了相关实验,实验结果表明,在直流电压、功率变化和功率因数变化下,系统均具有快速且准确的动态响应。     

MMC-HVDC停运放电过程分析及放电时间定值整定EI北大核心CSCD

模块化多电平换流器型柔性直流输电系统停运后,直流母线和子模块应经过充分放电使其电压降低至安全阈值以下,而目前对直流母线和子模块放电过程的研究并不透彻。为此,建立了国内模块化多电平柔性直流输电工程放电的仿真模型,阐明了直流母线和子模块的放电过程和机理;根据放电仿真模型推导出了直流母线和子模块残留电压与放电时间的数学公式,并提出了放电时间定值的整定方法;最后依托厦门柔性直流输电工程给出了设计实例并进行了试验验证。结果表明:放电过程仿真分析与试验结果基本一致,表明直流母线通过直流电压互感器对地电阻放电;子模块因取能电源工作或关闭形成两段放电过程,取能电源工作时电容通过控制回路和并联电阻放电,取能电源关闭时电容只通过并联电阻放电。所提出的放电时间定值整定方法已应用于厦门柔直工程,试验证明采用该放电时间定值可确保直流母线和子模块放电完全。仿真和试验结果均验证了放电时间定值整定方法的有效性。     

MMC-HVDC停运放电过程分析及放电时间定值整定

模块化多电平换流器型柔性直流输电系统停运后,直流母线和子模块应经过充分放电使其电压降低至安全阈值以下,而目前对直流母线和子模块放电过程的研究并不透彻。为此,建立了国内模块化多电平柔性直流输电工程放电的仿真模型,阐明了直流母线和子模块的放电过程和机理;根据放电仿真模型推导出了直流母线和子模块残留电压与放电时间的数学公式,并提出了放电时间定值的整定方法;最后依托厦门柔性直流输电工程给出了设计实例并进行了试验验证。结果表明:放电过程仿真分析与试验结果基本一致,表明直流母线通过直流电压互感器对地电阻放电;子模块因取能电源工作或关闭形成两段放电过程,取能电源工作时电容通过控制回路和并联电阻放电,取能电源关闭时电容只通过并联电阻放电。所提出的放电时间定值整定方法已应用于厦门柔直工程,试验证明采用该放电时间定值可确保直流母线和子模块放电完全。仿真和试验结果均验证了放电时间定值整定方法的有效性。     

一种新型的级联逆变器电容电压平衡控制方法

级联逆变器在光伏系统中应用非常广泛,其控制的一个主要难点就是直流侧电容电压平衡问题。以5电平级联多电平逆变为研究对象,提出一种新型的电容电压平衡控制方法,并在仅有电压平衡控制和附加了MPPT控制两种条件下进行了仿真研究。研究结果表明,在稳态条件下,逆变器直流侧电容电压稳定,各桥之间电容电压基本一致,逆变器输出电流电压稳定,并且具有控制简单、可靠性高、调节速度较快等优点,具有较高的应用价值。     

多电平逆变器通用电容电压平衡优化算法

针对二极管箝位型多电平逆变器电容电压难以控制的问题,分析了一种简单的多电平逆变器等效模型,用于预测结点电压偏差,提出了一种多电平逆变器电容电压平衡优化SVPWM(space vector pulse width modulation)算法。该算法通过预测不同开关状态下直流侧结点电压偏差,建立目标函数并对其寻优,在每个开关周期选取最优的开关组合达到结点电压平衡。理论分析和试验结果表明,该算法适用于任意电平逆变器电容电压平衡的控制,解决了三电平逆变器电容电压平衡的问题,但在三电平以上的逆变器受调制度限制。针对三电平以上高调制度下电容电压失衡的原因进行了分析,并给出了解决方法。仿真和实验验证了算法的正确性。     

基于中性点电容的三相光伏逆变器漏电流抑制

针对三相非隔离光伏发电并网系统的漏电流问题,提出了一种基于中性点电容的三相三电平逆变器漏电流抑制方法。建立三相三电平光伏逆变器共模模型,分析了漏电流的产生机理和抑制机理。为了抑制寄生电容上共模电压产生的漏电流,用电容将交流侧中性点和直流侧中性点连接起来,形成漏电流的共模LC滤波电路。该滤波电路可有效滤除共模电压的高频分量,且对差模回路不产生影响。最后通过仿真和实验,验证了所提方法的有效性。     

三电平逆变器电容电压柔性平衡控制策略

针对二极管箝位型三电平逆变器的电容电压平衡问题,分析了PWM载波通式中的若干自由度,提出了基于改变载波零偏的三电平逆变器电容电压控制策略,从矢量作用时间方面研究了该控制策略在典型区间内的作用原理,并将结论推广到全部区间.进一步从直流侧电容电压的波动特性和输出性能方面考虑,提出了改进的三电平柔性平衡控制策略,通过在电容电压反馈中引入低通滤波环节和在输出控制中引入电容电压前馈环节来实现.在二极管箝位型三电平逆变器实验平台上得到实验结果证明上述控制策略的有效性.     

二极管钳位型多电平逆变器脉宽调制时电容电压均衡方法

电容电压不均衡是二极管钳位型多电平逆变器中一个关键技术问题。当三电平二极管钳位型逆变器采用SPWM和SVPWM的调制时,直流侧分压电容的电压产生基波频率为三倍输出频率的低频振荡。要使一个采样周期内电容电压不发生不均衡,需要使在该采样周期内向中点电荷注入的电荷总和为零。本文提出了一种新的调制策略,在三电平二极管钳位型调制策略中可以等效为虚拟矢量调制策略,但这种调制策略可以方便地扩展到更多电平二极管钳位型逆变器的调制中。通过向调制波注入零序电压分量,这种调制策略可以等效为基于载波的调制策略。文中以二极管钳位型三电平和五电平逆变器进行了仿真研究,最后建立了二极管三电平逆变器,实验结果验证了算法的有效性。     

基于改进的虚拟合成矢量法异步电机三电平矢量控制仿真研究

三电平逆变器中直流侧中点电容电压平衡和过高的电压跳变问题直接影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性。在分析合成矢量法的基础上,提出了一种改进的虚拟合成矢量脉宽调制控制方法,不但能够有效抑制输出电压的跳变、减少转矩脉动,而且能有效地实时控制三电平逆变器的中点电压。该方法实现简单,经仿真验证能够较好地解决电压跳变以及转矩脉动问题,同时中点电压亦得到很好的实时控制。     

含直流电压变换的光伏并网系统单极接地短路电流计算

经直流升压环节升压后与主网相连的光伏并网系统,直流侧发生故障后故障电流迅速上升,严重影响系统的安全稳定运行。论文分析了经Boost全桥隔离变换器(boost full bridge isolated converter,BFBIC)升压后由模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)并网的光伏系统拓扑结构,在直流侧单极接地故障情况下研究了该系统中短路电流的放电回路,分析了BFBIC对故障电流的影响,给出了含BFBIC的光伏并网系统在直流侧单极接地故障下的等效电路,提出了短路电流的计算式,并讨论了BFBIC中储能电容大小对短路电流的影响。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了系统模型,仿真结果表明,短路电流计算式与实际结果基本一致,优化储能电容也有利于减小直流侧故障下的故障电流,验证了所提方法及等效电路的有效性。     

二极管箝位式五电平变换器直流侧电容电压的控制

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。在多电平逆变器中,二极管箝位式由于具有不需要独立的直流电源、控制简单等优点倍受青睐。然而由于它存在直流侧电容电压不平衡问题,因而还未能够在有功功率变换中得到广泛应用。针对这一问题,文献中曾有研究,但牺牲了电平数（当输出电压较大时）。本文将逆变器和整流器结合使用,利用整流器和逆变器对直流侧电容共同作用,既控制了电容电压平衡,又增加了电平数,使谐波受到一定程度的抑制。文中采用MATLAB仿真验证了该方法的有效性。     

新型低电压应力的电容自均衡七电平逆变器

针对传统多电平逆变器存在的功率器件电压应力高以及电容电压平衡困难的问题,提出一种七电平逆变器拓扑。采用同相层叠脉宽调制策略,研究了开关电容技术与传统多电平逆变器结构的结合,实现七电平电压输出。所提七电平逆变器后端不使用全桥结构得到负电平,开关器件的电压应力小;电容电压能实现自均衡,无需使用传感器检测电容电压,避免了复杂的控制策略和额外的控制回路;可以工作在不同调制因数下;可通过级联来实现更多的输出电平。讨论了逆变器的工作原理、调制策略以及器件电压应力,设计了仿真与实验样机对理论分析结果进行了验证。     

五电平逆变器钳位电容平衡控制策略研究

为了避免中点钳位/H桥五电平逆变器拓扑结构中因直流母线上存在2个钳位电容而造成母线中点电位平衡控制较为复杂的问题,介绍了一种由单电容钳位的三电平拓扑与半桥组合形成的五电平逆变器拓扑.该五电平逆变器拓扑只需要保证一个钳位电容在每个三角载波周期内充、放电时间相等,即可实现钳位电容电压平衡控制.对此提出一种新型的SPWM控制...     

单相Z源三电平中点钳位逆变器空间矢量调制方法

研究了一种单相Z源三电平中点钳位（NPC）逆变器。提出了一种适用于该单相Z源三电平NPC逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法,实现了逆变器的升压输出。根据负载电流方向和直流侧分压电容电压偏差的大小,通过调整正负小矢量的作用时间,实现了直流侧分压电容中点电位的平衡控制。仿真结果验证了该单相Z源三电平逆变器及其空间矢量调制方法的有效性。     

一种消除中点电位低频振荡的三电平逆变器载波调制方法

提出了一种二极管箝位型(NPC)三电平逆变器载波调制方法,该方法能消除三电平逆变器直流侧中点电位低频振荡,适用于任意非线性负载情况。该方法从空间矢量脉宽调制方法和载波调制方法本质联系出发,通过向调制波中注入一定的零序电压分量,达到了与空间矢量脉宽调制同样的电压利用率。该方法将调制波分成2部分,分别与载波进行比较,来决定开关管的工作状态。对直流侧中点电位采用了闭环控制,通过检测直流侧电容电压的大小和三相负载电流的方向,对每相的2部分调制波进行适当的调节,从而调整流入或流出中点的电流的作用时间,有效地保证了系统运行过程中直流侧电容电压平衡。该方法简单易行,易于数字化实现。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。