4象限级联型多电平变换器及其整流器控制

在级联型多电平变换器的功率单元中,用PWM整流器替代二极管整流器,可以实现能量的双向流动;利用隔离变压器的副边漏抗代替整流器的输入电抗器,可以减少变换器的体积和成本;隔离变压器的副边绕组移相消除了由单个功率单元所引起的谐波电流,抑制了网侧谐波尤其是低次谐波的产生.在整流器控制中使用锁相环对电网的相位和频率跟踪,采用PW...     

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。     

一种减小四象限级联型变换器母线电容纹波电压的控制方法

在交流电动机调速领域,传统级联型多电平变换器的应用越来越广泛,但是由于无法实现能量回馈,因而应用场合受到限制。通过采用有源PWM整流模块取代不控整流模块可以实现能量回馈,但是由于PWM整流模块输入侧需要滤波电感,导致系统体积和成本增加,限制这种实现方式的实际应用。传统级联型变换器模块的逆变侧采用的是H桥拓扑,导致母线电容纹波电压非常大,需要较大的母线电容,增加了模块的体积和成本。本文提出一种采用输入变压器的付边漏感取代滤波电感的方式,同时提出了一种新颖的控制方式,通过对PWM整流模块控制实现减小母线电容纹波电压,这就样可以减小母线电容,进而降低系统成本,虽然会导致模块PWM整流模块输入电流变差,但是由于存在三相谐波相抵消特性以及通过PWM整流模块的载波移相处理,变压器原边输入电流谐波非常低。理论分析和仿真证明,这种控制方式是可行的。     

基于CPLD的级联型多电平变换器PWM脉冲的实现

文章基于级联型多电平变换器的拓扑结构及其PWM调制技术的特点，采用复杂可编程逻辑器件CPLD集成了多个载波可移相的三相PWM发生器，特别适合载波移相SPWM调制方法的实现。该PWM发生器既简化了电路的设计，提高了系统的可靠性，又可保证逆变器功率元件触发的同步。     

基于新型模块化多电平变换器的五电平PWM整流器

模块化多电平变换器以其结构模块化、不需要变压器以及易于扩展到高电平等优点,成为近年来研究的热点。本文针对一种新型的模块化多电平变换器拓扑研究了其悬浮电容电压波动规律。首先从半桥臂的输出功率入手,分析了其功率脉动和一个周期内的能量变化,给出了电容电压波动幅值表达式。针对电容电压在低频下波动较大的问题,提出了一种电容电压波动抑制方法。采用叠加高频零序电压和相间环流的方式重构桥臂电压和电流,通过提高半桥臂输出功率的波动频率来减小悬浮电容的能量波动幅值,进而减小电容电压波动幅值。设计了一台三相五电平的实验样机并对上述控制方法进行了实验验证。     

4象限H桥功率单元PWM整流器的比例-积分-谐振控制

4象限H桥级联型多电平变换器的功率单元中,由于单相H桥逆变器的输出功率中含有2倍于输出电压频率的脉动分量,如果输入级的PWM整流器采用传统的控制策略,直流母线电压也将会含有该频率的脉动。在PWM整流器电压定向控制中,使用比例-积分-谐振(PIR)调节器控制电压环和电流环,抑制了直流母线电压的脉动,在小功率平台上的实验证明了该控制策略的有效性。     

新型混合级联多电平整流器的研究

针对级联无桥变换器不能实现单位功率因数运行且功率因数角会随着负载加重而变大的问题,提出了一种新型的基于无桥和全控H桥混合级联拓扑结构的整流器。阐述了该拓扑的基本工作原理,建立了直流稳态的数学模型,分析了拓扑的功率因数范围,计算了电路参数和负载比的取值范围,制定出带有均压环的双闭环控制策略,最后通过实验验证了这一拓扑的可行性和正确性,实现了单位功率因数整流和级联模块均压的预期目的。     

级联H桥五电平变换器系统研究

阐述了应用于特殊场合--多绕组单相交流供电系统的级联H桥五电平变换器的电路结构及控制方法,分析了变换器的工作原理,给出了系统的仿真结果.仿真表明该级联H桥五电平变换器运行的可靠性和控制的简易性.系统运行工况稳定,在多绕组单相供电的高压、大功率场合有良好的心用前景.     

主从式级联多电平变换器及其控制方法的研究

针对混合级联多电平变换器的输出电压等级和中间单元功能不明确的缺点,提出了一种主从式级联多电平功率变换器的拓扑组合结构.主变换器用来实现基波功率输出,从变换电路用来改善输出波形质量.该主从式级联多电平变换器具有输出波形质量高、开关损耗小、系统整体效率高等显著优点,特别适用于高压或超高压功率变换系统,是一种非常实用的电路拓扑组合方式.文中给出了适合于该功率变换器拓扑结构的两种控制策略:三角载波调制控制策略和特定谐波消除(SHEPWM)控制策略,并给出了50Hz下三角载波控制策略的仿真结果.仿真结果证明了所提的主从式级联多电平功率变换及其控制策略的有效性和实用性.     

级联型PWM整流器控制策略研究

提出了一种用于大容量调速系统的级联型PWM整流器新拓扑.与传统调速系统结构相比,该拓扑可以直接与电网连接,省去体积、重量极大的移相变压器,具有重要实际意义.根据该拓扑电路的电压电流关系,建立了数学模型,在此基础上,研究级联型PWM整流器的控制方法,并分析了电流、电压调节器的工作原理,提出直流母线电压平衡的控制策略.仿真结果验证控制方法的有效性.     

基于SPWM的多电平级联型变流器的应用综述

在现有的多电平交流器中,级联型变流器以其结构简单、控制方式简便的优点在高压、大容量的工业领域得到越来越广泛的应用。本文对其基本的拓扑结构、控制策略、以及研究现状进行了讨论。并提出一种在中、高电压电能质量综合治理领域运用级联型多电平变流器的构想。     

级联多电平高压变频器脉宽调制方法的分析

介绍了级联多电平高压变频器的拓扑结构 ,阐述了相位移载波调制技术的基本原理 ,并针对七电平变频器进行了仿真分析。     

双PWM变换器功率前馈控制方法

为解决双PWM变换器控制直流母线电压波动偏大和系统响应慢的问题,提出了一种功率前馈控制方法。在整流器侧有功电流的给定值中加入逆变器有功功率对应的补偿量,在电机运行状态发生改变时不会直接改变直流侧母线电容电压的大小,而是直接改变整流器侧有功电流的大小。仿真结果表明双PWM变换器功率前馈控制策略能有效减小直流母线的波动,使减小直流母线电容成为可能,同时也提高了系统的动态响应性能。     

单相PWM整流器前馈解耦控制策略研究

考虑到单相电压型PWM整流器只有一相的特殊性,提出了一种基于旋转坐标变换的前馈解耦控制策略,通过构建正交虚拟电流完成网侧电流的单相旋转坐标变换和采用前馈解耦控制,实现网侧电流的矢量控制和稳定直流母线电压。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型和基于RT-LAB的半实物仿真实验平台,结果表明该控制策略能够满足系统要求,验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。     

电压型PWM整流器控制策略的研究

介绍了电压型PWM整流器的基本原理及其直接电流控制技术中的一种控制策略——固定开关频率PWM电流控制。分析了固定开关频率PWM电流控制系统的性能,并搭建仿真模型进行了仿真。研究和分析表明其具有较快的电流响应、算法简便、物理意义清晰且易于实现等优点,又由于开关频率固定,因而网侧变压器及滤波电感设计较容易,有利于限制开关损耗。     

混合级联型多电平逆变器的研究

提出了一种混合级联型多电平逆变器拓扑结构,给出了逆变器的控制方案。仿真结果表明,逆变器能够以较低的开关频率输出接近于正弦波的电压且只有很低的共模电压。     

基于负载电流前馈的级联H桥整流器直流电压平衡策略

针对级联H桥整流器输出电压平衡问题,采用比例脉冲补偿法进行了建模和分析,分析了负载电流扰动对平衡环节的影响,给出了扰动下系统跌落值和调整时间与系统动态指标之间的关系曲线。针对比例脉冲补偿法在负载大范围切换时动态特性差的问题,通过将负载电流引入平衡控制环路,提出了一种基于比例脉冲补偿法的负载电流前馈电压平衡控制策略,其可以在不影响原闭环系统稳定性的基础上,大幅提高平衡控制器的动态特性,并给出了电压平衡比例-积分(PI)控制器参数的设计公式。最后,基于级联H桥整流器的仿真模型和实验样机进行了比较测试,结果显示所提方法在切载情况下各单元之间的最大电压差降低了23 V,调整时间减小了75%。     

A voltage-source PWM rectifier-inverter with feedforward control of instantaneous power

In general, diode rectifiers with electrolytic capacitors on the dc side have been used as dc power supplies for voltage-source inverters. Rectifiers of this type, however, cause many problems such as poor power factor and harmonics. Recently, voltage-source PWM rectifier-inverters have been studied to provide the following advantages: (1) harmonic-free on both ac sides; (2) unity power factor on the input ac side; (3) power flow of either direction or power regeneration; (4) reduction of the dc capacitor. However, it is difficult for a conventional voltage-source PWM rectifier-inverter to regulate the capacitor voltage on transient states because it has only a voltage feedback loop. This paper describes a voltage-source PWM rectifier-inverter with feedforward control of instantaneous power. Based on the pq theory, the instantaneous power which is calculated in the control circuit of the inverter is fed forward to the control circuit of the rectifier. The feedforward control of instantaneous power contributes greatly to sufficiently suppress voltage fluctuation of the dc capacitor on transient states. Transient characteristics are discussed, and some interesting experimental results of a laboratory model are shown.