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。     

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。     

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.     

有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器研究

五电平逆变器具有输出电压谐波小、电磁干扰小等突出优势,但由于传统二极管箝位电路在输出电平数超过三电平时,存在直流侧平衡问题,并未在光伏系统中使用。有源中点箝位型(ANPC)多电平电路因其可在输出有功功率时保持直流侧稳定,故在此将该电路使用在五电平光伏逆变器中。根据该电路特点采用空间矢量调制方法和依据空间矢量的直流侧中点电位控制策略。最后通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。     

并联T型三电平逆变器环流抑制和中点平衡研究

T型三电平逆变器的并联能够增加系统容量和可靠性,但是存在的环流会导致输出电流畸变甚至造成系统崩溃。而且并联T型三电平逆变器因中点电位和零序电流相互耦合,其环流情况更为严重,抑制难度剧增。为此该文提出一种新型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略实现并联T型三电平逆变器环流抑制和中点平衡控制。该文在分析T型三电平逆变器并联模型的基础上,通过检测逆变器零序电流状态,实时选择合适的P-Type和N-type小矢量抑制零序环流;并针对T型三电平逆变器存在直流侧电容中点电位不平衡的固有问题,通过增加或者减少小矢量作用时间实现中点电位平衡控制。此外,上述方法能够同时减少开关频率和降低开关损耗。实验验证了新型SVPWM策略能够在不同电流情况下实现很好的环流抑制和中点电位控制。     

优化的准双极性调制三电平逆变器中点平衡控制

二极管钳位式三电平逆变器的拓扑结构导致了中点电位的不平衡,其实质在于有电流流过直流侧的电容中点。准双极性调制策略能充分利用冗余电压小矢量抑制中点电压波动,但对深度调制时中矢量引起的电位波动却无能为力。为此提出一种抑制中点电位波动的有效控制方法。该方法基于首发矢量为正小矢量的准双极性调制策略,并引入一个控制因子k,根据直流侧中点电位重新分配下一个采样周期内的正、负小矢量作用时间,以此来实时控制流入电容中点的电荷量,减小中点电位的波动。为便于硬件实现,减少窄脉冲的发生,又对k进行了分级控制设计。Simulink仿真结果验证了该方法的有效性。     

二极管箝位型三电平PWM整流器中点电位平衡模糊控制研究

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;提出基于控制因子的模糊控制器,用模糊控制策略自适应地改变控制因子的大小,实现三电平二极管箝位型PWM变换器直流侧两电容电压的平衡。这种方法不需要额外的硬件开销,用软件就能实现。最后文中在实验样机上实验,三相三电平电压型PWM整流器实现了高功率因数,结果验证了该平衡控制方法的可行性和有效性。     

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。     

基于Buck-Boost电路的三电平逆变器

在研究三电平逆变器时,由于直流侧存在中点电压偏移,导致逆变器交流侧输出波形产生畸变,使逆变器不能满足运行状态要求。为此本文针对二极管箝位式三电平逆变器中点电压不平衡问题,详细分析了三电平逆变器产生中点电压不平衡的原因。并在前人研究的于Buck-Boost电路平衡方法基础上,提出了一种基于该方法的中点电压平衡控制策略,并基于Matlab/Simulink仿真平台对本文提出的平衡控制策略进行了仿真研究,仿真结果表明本文提出的平衡控制策略可有效抑制二极管箝位式三电平并网逆变器中点电压不平衡,且在一些条件下效果比小矢量平衡方法要好。     

多电平光伏并网逆变器中点电压平衡控制分析

高效、电网友好型等特征是光伏逆变器的发展方向,多电平光伏并网逆变器较两电平逆变器谐波更小、效率更高,因而受到了广泛的关注和应用。然而,其直流母线中点电压的不均衡是二极管箝位式多电平逆变器的固有问题,其根本原因在于中点电流的存在,因此,中点电压平衡的关键在于消除中点电流的影响。介绍了三电平逆变器的空间矢量控制方法,分析了中点电压不平衡的原理,并研究了几种常用的中点电压平衡控制策略,包括滞环中点电压控制、精确中点电压控制和虚拟空间矢量控制(VSVPWM)等,最后在MATLAB/simulink平台上对这几种控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明控制策略能够很好地平衡中点电压。     

二极管箝位式多电平逆变器直流侧电容电压不平衡机理的研究

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，其中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关注，但由于该逆变器存在直流侧电容电压的不平衡问题，因而还未能在有功功率变换中得到广泛应用，文中采用空间矢量法研究了负载功率因数对二极管箝位式多电平逆变器（DCMLI）直流侧电容电压不平衡的影响，建立了功率因数与电容电流之间的数学关系，利用DCMLI的电容电流模型计算出了各开关状态下的电容电流大小和方向，并引入不平衡空间矢量的概念，从而揭示了产生DCMLI电容电压不平衡的机理，认为只有舍去不平衡矢量，才能通过选择合适的 冗余开关状态使DCMLI电容电压达到平衡，仿真验证了结论的正确性。     

二极管箝位型五电平变换器中点电位控制研究

针对二极管箝位型五电平变换器中点电位受负载功率因数、调制度以及不同类型空间矢量等多种因素影响而存在的不平衡问题,首先对影响直流侧电容平衡的各类因素进行了理论分析,接着基于虚拟空间矢量设计中点电位平衡控制方法,以实现不同运行工况下的中点电位平衡。考虑直流侧均压电容的累积偏移效应,对虚拟矢量分配进行占空比修正。最后,Matlab数字仿真和样机平台验证了所研究中点电位控制方案有效性。     

三电平并网逆变器中点电压平衡研究

分析了基于空间矢量调制的二极管箝位型三电平并网逆变器的中点电压不平衡机理,给出了由中矢量和小矢量引起的中点电流的数学表达,在此基础上阐述了通过对不同短矢量的冗余矢量的控制达到中点电压平衡的方法,通过仿真和实验验证了不平衡机理分析的正确和中点电压控制算法的有效。     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wavecarrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。     

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。     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wave carrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。     

基于DSP的中心点钳位型三电平逆变器仿真控制研究

针对中心点钳位型三电平逆变器进行了研究,建立了系统的高频数学模型,采用优化的三电平SVPWM算法,使用MATLAB/Simulink进行了仿真试验,并在DSP中将两电平逆变器的电压空间矢量控制算法应用于三电平逆变器中。采用优化的SVPWM算法,减小了开关损耗。简化了参考电压矢量所在扇区的确定及基本矢量的选择和作用时间的计算,为有效控制三电平逆变器奠定了基础。根据负载电流方向和直流侧电容电压的大小,通过改变电压调整系数调整正负小矢量的作用时间来控制中点电位平衡。     

三电平逆变器中点电压平衡的电压空间矢量控制原理及算法

分析了三电平电压空间矢量调制基本原理，深入研究了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素，由此提出一种控制箝位二极管电压型三电平逆变器中点电压平衡的电压空间矢量算法。理论分析和仿真实验结果表明，所提出的控制算法能有效平衡三电平逆变器中点电压。     

T型三电平逆变器中点电位平衡电路及控制

直流母线电压中点电位不平衡是T型三电平逆变器的拓扑结构造成的固有问题。这里从T型三电平逆变器的拓扑结构出发,分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)中大、中和小矢量对中点电位不平衡的影响,针对中点电位不平衡,在电源侧并联一个半桥模块且中点与母线中点串联电感的平衡电路,然后对平衡电路被控对象进行建模与分析,推导出中点电压平衡控制框图,通过对上、下电容进行充放电控制,控制中点电位达到平衡,最后,搭建了T型三电平逆变器实验平台,进行了仿真和实验验证,实验结果验证了所提平衡电路和控制的有效性和可行性。