基于零序电压分量注入的单相三电平NPC整流器脉宽调制方法

直流侧中点电位电压偏移是多电平中性点钳位型变流器的主要缺点。以单相三电平NPC整流器为研究对象,以实现直流侧中点电位无漂移为控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制方法为基础,首先提出一种基于零序电压分量注入的载波脉宽调制算法;然后在此基础上给出基于零序电压分量极限值注入的载波脉宽调制算法;并给出这2种方法的零序电压分量的设计方案;最后,对这2种方法进行了详细的理论分析、计算机仿真和1kW样机实验对比验证。研究结果表明：所提出的2种算法都能有效实现直流侧中点电位平衡控制,其中基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的中点电位控制具有更快动态响应速度,且其网侧电流的高次谐波主要分布在开关频率附近;而基于零序电压分量注入的载波调制算法的网侧电流高次谐波主要分布在2倍开关频率附近。但是在一个调制信号周期内,基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的开关切换次数比基于零序电压分量注入的载波调制算法低25％左右。     

基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制算法

以三电平中性点钳位型(NPC)逆变器为对象,提出基于特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的中点电位平衡控制算法。首先介绍空间矢量脉宽调制中点电位平衡原理与SHEPWM开关角求解模型,然后分析三相SHEPWM波形在不同调制度下对应的开关矢量序列和作用角度,基于此设计了三种冗余矢量调整方案,最后通过检测负载电流与中点电位,由中点电位滞环控制器和控制逻辑组合作用,直接对三相脉宽调制信号进行在线调整,实现中点电位平衡。实验结果表明:不同的矢量调整方案具有不同的中点电位平衡速度、平均开关频率等,但均不影响线电压的谐波消除能力;采用中点电位三级滞环控制器可兼顾中点电位平衡、波形对称、共模电压幅值,且不增加器件开关次数。     

一种零序电压注入的T型三电平逆变器中点电位平衡控制方法

T型三电平逆变器因其功率器件使用数量少、通态损耗低和功率密度高而被广泛应用于低压大电流领域。T型三电平逆变器的中点电位平衡控制是其关键技术之一,中点电位的不平衡将会导致输出电压和电流的谐波畸变率增加,且会降低直流侧电容的使用寿命。该文在传统的零序电压注入法基础上,研究了一种基于前馈加反馈补偿的零序电压注入,用以控制中点电位的平衡和抑制低频电压的脉动。通过建立T型三电平逆变器的开关函数模型和中点电位模型,详细分析了中点电位的平衡机理,推导了三相调制电压与注入零序电压之间的关系。该方法省去了复杂的占空比计算,可以实现中点电位平衡控制和低频电压脉动的抑制。最后通过实验验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。     

一种NPC型三电平换流器中点电位平衡的控制方法

二极管中点箝位(neutral point clamped,NPC)型三电平换流器具有开关器件承受电压小、谐波特性好、冲击电压小等优点,但由于中点电流的存在,中点电位平衡成为该类型换流器固有的问题。从中点电流的角度分析了中点电位不平衡的原因,提出了从直流偏差和交流波动两个方面对中点电位分别进行控制的思路,通过在参考电压中引入一个微小零序分量,很好地解决了中点电位的直流偏差问题,在换流器四象限运行时皆不会出现直流偏差,最后通过PSCAD/EMTDC仿真算例验证了该方法的有效性。     

VIENNA整流器中点电位振荡抑制与平衡控制研究

VIENNA整流器具有结构简单、单位功率因数运行、谐波小等优点,但中点电位不平衡及振荡问题不仅降低电容寿命和系统可靠性,而且会导致电能质量差,甚至造成系统崩溃。为此,提出一种新型中点电位振荡抑制与平衡控制的调制方法。首先根据空间矢量等效原理简化零序分量注入调制,分析开关状态对中点电位影响并计算中点电位补偿系数,动态补偿注入的零序分量,最终实现中点电位振荡快速抑制。该方法不仅能够实现中点电位振荡的抑制和平衡控制,而且三相输入电流含有较低谐波。仿真与实验均验证了所提算法的可行性与有效性。     

NPC三电平变流器中点电位平衡控制研究

三电平中点箝位型(NPC)变流器具有输出电压谐波小、器件开关损耗低等优点,作为变流器拓扑被广泛关注和研究。针对NPC三电平变流器中点电压平衡控制问题,本文通过分析NPC三电平变流器的数学模型和中点电位电压波动原理,提出一种零序电压分量注入法,并通过搭建MATLAB/Simulink仿真模型,通过对比试验分析,充分验证了所提方法可以在有功、无功输出工况下,实现中点电压平衡控制,且系统运行情况良好。     

基于谐波观测器的Conergy NPC单相逆变器中点平衡策略

提出了一种对周期非正弦信号中各谐波含量实时估计的谐波观测器算法,并将其应用于中点平衡策略。在分析单相全桥Conergy NPC逆变器的开关模型与单相SVPWM调制策略基础上,研究一种基于动态控制参数的中点平衡策略;基于状态观测器原理,设计了滤波电容电压的谐波观测器,实时估计出滤波电容电压中各次谐波分量信息和分量正交信息,利用这些估计信息实现中点平衡策略。仿真和实验都验证了基于谐波观测器的中点电位平衡策略可行性与有效性。     

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。     

消除偶次谐波的三电平NPC逆变器调制方法

针对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的矢量选取方案使得二极管箝位型(NPC)三电平逆变器输出电压产生偶次谐波的缺陷,提出了一种能消除偶次谐波的改进型矢量选取方案.该方案在分析传统SVPWM产生偶次谐波机理的基础上,通过改进SVPWM中各矢量的作用顺序,使得逆变器输出电压半波奇对称,从而达到消除偶次谐波、抑制中点电...     

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。     

三电平并网变流器中点电压平衡控制技术研究

在将可再生能源转变的电能并入电网的过程中,必须满足单位功率因数、较小的电压开关应力,较小的电流谐波,及高压并网的要求。该文在二极管箝位型三电平并网变流器的双环控制系统基础上,通过有效选择冗余开关状态,解决了三电平变流器固有的中点电压不平衡问题。仿真结果验证了控制方案的正确性和可行性。     

自消除中点电位波动的NPC三电平并联有源滤波器

并联有源电力滤波器是电网中谐波治理的一个重要组成部分。二极管箝位式(NPC)三电平并联有源电力滤波器适用于大功率,高电压场合的电流谐波补偿。为了解决传统的NPC三电平并联有源电力滤波器结构中,中点电位波动的问题,提出了一种自消除中点电位波动的NPC三电平并联有源滤波器结构,即在直流侧中点和三相桥臂中点之间串入一个可控电压源,通过控制可控电压源的输出电压的大小,对中点电位的波动进行实时的补偿。仿真的结果证实了提出的新型的并联有源滤波器结构能够有效的消除中点电位波动,且系统的动态性能良好,具有较高的实用价值。     

自然采样SPWM逆变电源的谐波分析及抑制策略

在借鉴国内外相关研究的基础上,对电太源型自然采样正弦脉宽调制（SPWM）逆变器输出电压、电流的谐波及其产生规律进行了较为详尽的分析,并从工程实际出发给出了3种谐波抑制策略：选择合适的载波频率,以消除低次和某些奇次谐波;精确实现先定的载波频率,以避免异步调制中出现的偶次谐波;注入适当的谐波分量,以在不加大输出谐波含量的情况下提高电压利用率。最后,把以上谐波抑制策略应用于35kVA客车空调逆变电源,并给出了实验结果。     

秦皇岛地区两座220kV变电站的电铁谐波治理

就如何对220kV变电站的电铁谐波进行治理与具体实施进行了介绍，这次谐波治理方案的主要特点是在电力系统的220kV变电站内进行滤波。一台220kV主变的低压侧安装了4组滤波电容器组，分别对3、5、711及以上谐波进行了治理，滤波电容器组投运后，经华北电力谐波管理站测试，母线电压畸变率和谐波用户注入电力系统的谐波电流均达到了国标的要求，主变力率得到了提高，取得了显著的经济效益和社会效益。     

秦皇岛地区两座220kV变电站的电铁谐波治理

就如何对 2 2 0 k V变电站的电铁谐波进行治理及具体实施进行了介绍。这次谐波治理方案的主要特点是在电力系统的 2 2 0 k V变电站内进行滤波。一台 2 2 0 k V主变的低压侧安装了 4组滤波电容器组 ,分别对 3、5、7、1 1及以上谐波进行了治理。滤波电容器组投运后 ,经华北电力谐波管理站测试 ,母线电压畸变率和谐波用户注入电力系统的谐波电流均达到了国标的要求 ,主变力率得到了提高 ,取得了显著的经济效益和社会效益     

Analysis of even harmonics generation in an isolated electric power system

Harmonics bred from loads are mainly odd order because the current waveforms have half‐wave symmetry. Since the even harmonics are negligibly small, they generally are not measured in electric power systems. However, even harmonics were measured at a 500/275/154 kV substation in Hokuriku Electric Power Company after a transmission line fault was corrected. The even harmonics caused malfunctions of protective digital relays because the relays used 4th harmonics at the input filter as the automatic supervisory signal. This paper describes mechanisms of generation of the even harmonics by comparing the measured waveforms with the ATP‐EMTP simulation results. Analysis of these results has clearly shown that there are three different mechanisms of generation of even harmonics. The first mechanism is the appearance of a magnetizing current in transformers due to flux deviation by the DC component of the fault current. The second mechanism is harmonic conversion of a synchronous machine which generates even harmonics when the DC component or the even harmonic current flow into the machine. The third mechanism is an increase of harmonic impedance due to an isolated power system, thus producing the harmonic voltages. The design of the input filter of protective digital relays should take into account even harmonics generation in an isolated power system. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(2): 56–63, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20592     

山东黄金供电系统谐波分析

山东黄金供电系统中频炉用户的不断增多,造成电能质量下降,谐波问题尤为突出.针对此情况对该地区的7家中频妒用户以及2座变电站进行了测试,分析了谐波污染的程度,并分别提出了在变电站和用户侧治理中频炉谐波污染的有效措施.     

On some useful qualities of 12-phase converters with a controllable ensemble of harmonics in a compensating device common for six-phase units

The circuitry of one of the 12-phase converters with reactor control of an ensemble of current and voltage harmonics in a compensating device common for two six-phase units is set out. Time diagrams and basic characteristics of the converter are presented. The advisability of using converters with an ensemble of odd harmonics is shown for the consumers of the direct current power located in a region adjacent to a power supplier. For distant power consumers, use of converters with an ensemble of even harmonics is suggested. For the purpose of improving the stability of the inverter regime when recovering electric power into the supply mains, the practicability of using thyristor converters with an ensemble of even harmonics is demonstrated. Some examples of engineering and design solutions are presented by the example of a compensating device reactor for a converter with an ensemble of odd harmonics.     

交流传动电力机车网侧电流谐波特性及其抑制方法

与直流传动电力机车的晶闸管相控整流器相比,交流传动电力机车中的网侧PWM整流器具有功率因数高、输入电流正弦化和能力双向流动等优点。为了减小交流传动电力机车对牵引供电网的谐波污染,本文首先分析了网侧单相PWM整流器的工作原理;然后介绍了其控制方法,并在此基础上分析了其网侧电流的低次谐波分布特性;最后给出了基于陷波滤波器的网侧电流低次谐波抑制算法。并将该谐波抑制方法与常规的控制算法进行了对比。计算仿真结果表明：与常规控制算法相比,该谐波抑制算法能够有效的抑制网侧电流的低次谐波。