中点箝位型三电平逆变器控制方法的综合研究

深入研究了空间矢量调制模式下的三电平逆变器中点电压波动的机理,建立了平均中点电流数学模型,为中点电压平衡控制提供了理论依据,并提出基于电压中矢量合成的中点电压平衡控制方法,该方法对于系统动态过程中出现的电压不平衡,可以通过调整冗余小矢量的相对作用时间进行补偿,由于电压中矢量的部分作用时间被均分给相应的小矢量,因此其补偿效果明显。实验结果证实了本研究方法的正确性。     

三电平中点钳位电压型逆变器带不平衡负载时的复合控制策略

为了改善不平衡负载条件下三电平中点钳位型(NPC)电压型逆变器的输出电压波形,采用了延迟信号撤销法(DSC)分离出正序和负序电压分量分别进行控制。但此方法在修正了电压波形的同时,会进一步增加输出电流的不对称性,导致在空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)下三电平NPC电压型逆变器中点电位的波动加剧。针对这个问题,计算了负序电流分量对中点电位波动的影响。结果显示随着负序不平衡度增加,中点电位等效控制能力有可能增大或者减小,主要取决于输出功率因素。而当调制比>0.5时,由于功率因数和负序不平衡因数不匹配,在该开关周期内无法对中点电位进行补偿。同时也找出了1个开关周期内控制冗余小矢量的作用时间对中点电位调整能力的边界,从而建立了中点电位控制的空间矢量调制算法。另外,提出了基于DSC算法对电压正负序分量进行分离,分别在正向负向旋转坐标系下进行电压控制,并结合中点电位控制的复合控制方案。仿真计算表明该控制方案下,负序电压分量在负方向旋转的坐标系下得到控制,同时负序电流作用使得中点电位的波动加剧,但是在空间矢量中点电位调制下,中点电压波动得到抑制。仿真结果验证了该复合控制策略下三电平中点钳位型电压型逆变器具有较好的带不平衡负载的能力。     

VIENNA整流器中点电位平衡控制策略研究

针对三相三电平VIENNA整流器存在的中点电位波动问题,文章在传统载波移相调制技术(CPS-PWM)的基础上进行改进,提出一种14脉波的中点电位平衡控制策略。根据等效电路分析VIENNA整流器工作原理,根据空间矢量调制原理分析载波移相调制过程,确定中点电位不平衡原因,根据面积等效原理通过高频PWM异或控制脉冲实现分解冗余和非冗余矢量成分,并设立中点电位补偿系数D调节分解比例,保证中点电位平衡。实验结果表明,提出的控制算法不仅平抑中点电位波动、稳定直流侧输出电压,还降低了网侧电流畸变,且原理简明易于实现。     

一种无权重系数的三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法

针对中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器,传统低共模电压有限集模型预测控制(finite control set mode predictive control,FCS-MPC)算法通过评价函数约束进行中点电位平衡控制,需要额外设计权重系数,存在参数整定困难、影响输出电流谐波问题。该文提出一种无权重系数三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法。首先,电压矢量控制集中舍弃正小矢量和PPP、NNN两个零矢量,将共模电压幅值抑制在Udc/6以下。其次,对控制集中每一个基本小矢量和中矢量,构造幅值和方向相同、对中点电位影响不同的冗余虚拟电压矢量。在控制执行过程中,第一步选出电流控制目标最优基本矢量,以保证输出电流谐波不受影响。第二步通过比较所选基本矢量及其冗余虚拟矢量作用,选出满足中点电位平衡控制目标矢量作为最优矢量,并将其开关序列作用于逆变器,从而省去权重系数。最后,实验验证所提算法正确性和有效性。     

三电平ANPC逆变器中点电压平衡的VSVPWM控制策略北大核心

提出了一种用于控制三电平ANPC逆变器中点电压平衡的改进式虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法,该方法使用与传统VSVPWM调制方法一样的基本矢量参与合成虚拟小矢量和虚拟中矢量,并根据采样得到的中点电压偏移情况以及三相电流的大小。在低调制度时,重新计算合成虚拟小矢量的正负小矢量的分配系数;在调制度较高时,重新选择产生不同中点电流的改进式虚拟中矢量,从而达到动态调节中点电压平衡的目的。此方法增强了中点电压平衡的控制效果,且实现了对整个矢量空间范围内中点电压的控制。最后,通过仿真和实验验证了所提出的控制策略的有效性。     

中点电位平衡的三电平逆变器SVPWM简化算法及其实现

对中点钳位式三电平逆变器空间矢量调制算法和中点电位平衡控制方法进行研究,所介绍的三电平参考电压分解的空间矢量调制简化算法可避免传统开关时间的繁琐计算。中点电位的不平衡是中点钳位式三电平逆变器的一个固有问题,从矢量调制的角度分析了中点电位波动的本质和规律,并提出了一种基于简化调制算法的中点电位平衡控制方法,该方法通过调整平衡控制因子可较精确地控制中点电位的平衡。仿真分析和实验结果验证了简化算法的可行性和平衡控制的有效性。     

基于优化虚拟矢量的三电平逆变器中点电位平衡闭环控制

通过对二极管钳位型逆变器中点电位不平衡引起的直流侧电容电压振荡、功率器件电压应力增加及输出电压谐波等问题的分析,提出一种基于优化虚拟空间矢量的三电平逆变器中点电位平衡闭环控制方案,通过构建包含优化因子的最近三虚拟空间矢量模型合成参考空间矢量,根据中点电压实时反馈量对其进行优化,减少输出电压的谐波及失真,同时引入中点电位的不平衡量,计算出各优化虚拟空间矢量作用时间的补偿量,并利用对负载位移角的在线估计实现系统闭环控制。仿真与实验结果表明本方案具有良好的多电平逆变器中点电位平衡控制性能,有效降低了直流侧电容波动。     

基于区间选择的三电平中点电压平衡研究

中点电压不平衡是三电平逆变器的固有问题。分析了不同电压矢量对中点电压的影响,研究了不同区间内,在调制波上叠加直流偏移量与中点电压间的关系,提出基于区间选择型的SVPWM三电平中点电压平衡控制策略。该方法仅需采样直流中点电压,通过选取合适的调整区间,在该区间内加入直流偏移量到调制波上,维持合成矢量作用顺序不变,改变合成矢量作用时间,通过重新分配大矢量、小矢量或零矢量作用时间,从而解决三电平逆变器中点电压不平衡的问题。实验结果验证了基于区间选择型的SVPWM三电平中点电压平衡控制策略的有效性。     

三相VIENNA整流器矢量控制策略的研究

针对三电平VIENNA整流器存在中点电位波动、控制复杂的问题,将直流侧中点电压偏差引入到电压定向电流解耦的双环控制中,通过调整矢量作用时间来达到直流侧中点电压平衡控制,并探究了一种三电平空间矢量平面简化到两电平矢量平面的简化空间矢量脉宽调制算法。最后通过MATLAB/Simulink搭建VIENNA整流器矢量控制仿真模型,通过仿真分析证实了该控制策略简单可行,且具有良好的动态性能和静态性能。     

混合式三电平中点电位平衡控制策略EI北大核心CSCD

三电平拓扑结构相对于两电平在性能上有很多优势,但是也存在中点电位不平衡这一固有问题。基于简化的三电平空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM),提出一种混合式的三电平中点平衡控制策略。该控制策略在低调制度下,根据中点电压偏移情况,结合三相电流,明确重叠区域的扇区选择原则,克服非冗余小矢量造成的中点偏移;高调制度下,充分考虑中矢量对中点偏移的影响,对不同的小三角形设置不同的时间控制因子,实现对中点电位平衡的精细化控制。基于DSP构建三电平逆变器硬件平台,在1140V/500kW三相异步电机和三相电感上完成了相关实验。实验结果验证了该方法可以实现全频率段中点电位的平衡控制。     

三电平变换器中点电压平衡问题的研究

为了全面分析中点电位平衡问题，建立了一个三电平变换器的数学模型，分析了三电平变换器中点电位不平衡的原因，详细地讨论了空间矢量控制方法中不同矢量对中点电位的影响。最后，实验研究了一种基于检测直流侧中点电流的方向和直流侧电容电压的大小，来平衡中点电位的滞环控制方法。实验结果验证了该滞环控制方法平衡中点电位的有效性。     

混合式三电平中点电位平衡控制策略

三电平拓扑结构相对于两电平在性能上有很多优势,但是也存在中点电位不平衡这一固有问题。基于简化的三电平空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM),提出一种混合式的三电平中点平衡控制策略。该控制策略在低调制度下,根据中点电压偏移情况,结合三相电流,明确重叠区域的扇区选择原则,克服非冗余小矢量造成的中点偏移;高调制度下,充分考虑中矢量对中点偏移的影响,对不同的小三角形设置不同的时间控制因子,实现对中点电位平衡的精细化控制。基于DSP构建三电平逆变器硬件平台,在1140V/500kW三相异步电机和三相电感上完成了相关实验。实验结果验证了该方法可以实现全频率段中点电位的平衡控制。     

NPC三电平逆变器最优化虚拟电压矢量控制

三电平逆变器的中点电位不平衡不仅使开关管的电压应力增加,还会导致输出电流的谐波畸变率增高。因此,三电平逆变器的中点电位平衡控制一直是国内外学者的研究热点。以中点钳位型(NPC)三电平逆变器作为研究对象,提出了一种最优化虚拟电压矢量中点电位平衡控制方法。该方法首先以三电平逆变器固有的有限个离散电压矢量为基础,构造出连续的虚拟电压矢量。然后以参考电压和中点电位平衡为控制目标定义代价函数,此代价函数可以灵活方便地控制逆变器的综合性能。由最优化方法求解出使代价函数值最小的虚拟电压矢量,即为控制参考电压和中点电位平衡的全局最优解,此方法不仅可以保证输出电压有较好的跟踪效果,还具有较强的中点电位平衡能力和抗干扰能力。仿真和实验都对此进行了有效的证明。     

NPC三电平整流器中点电位控制方法的研究

为了解决三电平整流器中点电位不平衡问题,以NPC型三电平整流器为例,在介绍NPC型三电平整流器的主电路结构基础上,分析了中点电位不平衡问题。详细介绍了基于SVPWM控制的中点电位控制策略,通过合理地选择正负短矢量来使中点电位趋于平衡。提出了一种改进方法即基于电荷守恒的控制策略,以保持一个采样周期内流入中点的电荷等于零为原则,通过控制正负短矢量的作用时间来控制中点电位。通过计算机仿真分析验证了中点电位控制方法的有效性。     

三电平ANPC逆变器中点电压平衡控制策略

针对三电平有源中点箝位型逆变器存在中点电压偏移的问题,提出了一种改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)中点电压平衡控制策略。该策略对逆变器的三相桥臂分别进行控制,并根据采样得到的中点电压和三相电流的大小及方向,动态微调每个开关周期内各相开关序列零状态的占空比,从而改变直流侧电容的充放电时间,减小输出电流对中点电位的影响,达到控制中点电压平衡的目的。该控制策略使用和传统的SVPWM一样的矢量分区方法和脉冲开关序列,所以没有额外地增加矢量分区的复杂度和器件的开关损耗。最后搭建了三电平有源中点箝位型逆变器的仿真模型和实验平台对提出的控制策略进行了验证,仿真与实验结果证实了所提控制策略的有效性与可行性。     

抑制T型三电平逆变器共模电压的调制策略

共模干扰和中点电位不平衡问题是三电平逆变器的研究热点之一。为此,提出了一种可在全调制比和全功率因数范围内实现共模电压抑制和中点电位平衡的调制方法。该方法优选共模电压小的基本矢量参与虚拟矢量的合成,将共模电压抑制在±U_dc/6范围内;将优选后的基本矢量构成虚拟矢量,进一步消除了中点电位波动大的问题;通过改进小区域划分方法,使得每个小区域内构成虚拟矢量的基本矢量平滑切换,避免了相邻基本矢量之间出现状态P和状态N的直接切换;使得每个小区域均包含幅值可调的虚拟矢量,通过调节虚拟矢量的幅值来改变每个载波周期内基本矢量的作用时间,以控制流出直流侧中点的平均电流,最终所有小区域均具备良好的中点电位平衡控制能力。实验结果表明,使用该方法可使得逆变器输出的共模电压为±U_dc/6,同时可以消除中点电位不平衡的问题。研究输出共模电压低、中点电位波动小且具备中点电位调节能力的调制策略对三电平逆变器具有重要意义。     

一种抑制三电平逆变器中点电位偏移的方法研究

针对三电平中点电位平衡问题提出了一种改进的SVPWM控制方法。该方法就是使一个PWM周期内流经中点的平均电流为0,通过重新安排对中点电位有影响的小电压矢量的作用时间,从而抑制中点电位的波动。最后给出了这种新控制方法的仿真波形,仿真结果显示了良好的中点平衡效果。     

基于空间电压矢量的有源中点箝位型五电平逆变器母线中点电压平衡问题的研究EI北大核心CSCD

有源中点箝位型五电平(active neutral-point-clamped five-level,ANPC-5L)变换器与三电平相比,具有输出电压等级较高、输出功率更大、电流谐波含量较低等特点,在高压大功率领域具有较高的研究价值。以ANPC-5L变换器作为研究对象,采用空间电压矢量脉宽调制控制算法,通过分析ANPC-5L变换器的单相拓扑结构及其工作原理,针对不同开关状态下的ANPC-5L变换器的母线中点电压的波动模型进行研究分析,得出了平衡母线中点电压偏差的公式及ANPC-5L变换器中点电位的平衡域曲线。以此为基础,提出一种有效平衡中点电压的控制方法,通过选择参考电压矢量所在三角形的开关序列及同时控制复用矢量的作用时间之比,实现了悬浮电容电压与中点电压的解耦和平衡控制,最后通过实验进一步验证了控制算法的正确性和有效性。     

一种新的基于混合空间矢量调制的三电平逆变器直流侧电容电压平衡研究

针对二极管中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器容易造成直流侧电容电压不平衡问题,提出一种新的中点电位平衡控制方法。在该方法中,采用分扇区精细控制,对不同的小矢量设置不同的时间分配因子,以增加相应正或负小矢量对中点电流的控制能力。对于正负小矢量不能成对出现的扇区,根据相电流的变化情况,使调制在传统算法和基于虚拟矢量的算法之间切换,从而削弱中矢量对中点电流不可控的影响。仿真和实验证实了该方法的正确性和有效性。     

三电平有源滤波器直流侧电压控制方法

建立了三电平有源滤波器数学模型并提出了其直流侧电压的闭环控制策略。在电压外环中采用PI控制维持直流侧电压恒定。在电流内环中,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行了仔细研究,总结了各种空间矢量对中点电压平衡的影响。然后针对三电平APF,提出了一种简单的中点电压平衡控制策略。该方法只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现中点电压平衡控制。同时,并没有增加系统的开关损耗和输出电压的du/dt。仿真结果证明了这种控制策略的正确性。