混合十三电平逆变器调制策略及功率均衡方法

混合多电平逆变器因其能输出更多电平数且使用的开关器件较少而得到广泛应用,但对电压比为3:1:1:1混合级联H桥十三电平逆变器使用传统的载波移幅调制(phase disposition pulse width modulation,PD-PWM)策略,各单元的功率并不均衡。为了达到功率均衡的目的,文中针对混合十三电平拓扑提出了一种改进的混合调制方法,并在此基础上,进一步重构PD调制下的三角载波和调节高压单元的输出脉冲,在实验室条件下,以调制度0.9为例,3个低压单元L₁、L₂、L₃的开关损耗分别为4.6、4.4、4.2 W,开关损耗基本相等。L₁、L₂、L₃输出功率基本一致,高压单元H₁输出功率为51.7 W,3个低压单元功率均为17.2 W,高低压单元输出功率比接近3:1。仿真得到3个低压H桥单元的开关损耗相同,4个单元的功率均衡,高压和低压部分的功率开关分别工作在基频和高频状态,谐波特性良好。     

混合十三电平逆变器的倍频调制及功率均衡方法

在逆变器输出电平数目相同的情况下,相比传统级联多电平逆变器,直流侧电压比为1:1:1:3的混合十三电平逆变器拓扑能够减少使用的直流电源和开关器件数量。为解决该拓扑级联单元间输出功率不均衡的问题,并实现倍频调制提高等效开关频率,提出一种在高压单元采用阶梯波调制、低压单元采用融合载波移相和载波移幅的混合倍频调制策略和该策略下的功率均衡控制方法,从而实现了全调制度范围内4个单元之间的输出功率均衡以及3个低压H桥单元之间开关损耗的平均分配,同时保证高压单元功率器件工作在基波频率状态,降低损耗,且逆变器输出电压波形具有3倍频特性。最后通过仿真和实验证明了理论分析的正确性及方案的可行性。     

混合级联九电平逆变器功率均衡调制策略研究

三单元混合级联多电平逆变器可以使用较少的开关器件实现高质量电压输出,但其在传统的混合频率调制策略下存在低压单元开关损耗及级联单元间输出功率不均衡等问题.基于此,首先,提出一种改进型混合调制策略,并推导改进型混合调制策略下级联单元输出电压基波表达式,进而得出各级联单元平均输出功率表达式;然后,对改进型混合调制策略进行功率...     

CHB多电平逆变器PWM调制优化及功率均衡控制策略

针对级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)多电平逆变器载波空间层叠(carrier disposition,CD)调制策略下,各级联H桥单元输出功率不均衡以及载波移相调制(carrier phase shift pulse width modulation,CPS-PWM)策略下输出线电压总谐波含量(total harmonic distortion,THD)较高的问题,提出了一种基于功率均衡的混合多载波脉宽调制策略。该策略以载波同相层叠调制(in-phase disposition pulse width modulation,IPD-PWM)策略中的一个载波周期段为基本单元,通过周期性的循环改变三角载波在垂直方向的排列方式,从而实现和CPS-PWM策略一样在全调制比范围内各H桥单元的功率均衡;又能在不改变IPD-PWM输出电压波形的条件下,保证输出电压的谐波频谱与采用IPD-PWM策略时完全一致,有效地改善了逆变器输出线电压的谐波性能;从而解决了各级联单元输出功率不均衡和线电压THD较高的问题。最后通过仿真和实验结果验证了该策略的正确性。     

混合九电平逆变器改进调制策略及功率均衡控制方法

三单元九电平逆变器可以用较少的H桥单元输出较多的电平数,同时又拥有较好的输出波形质量。但是传统的混合频率调制策略中只对其中一个低压单元采用PWM调制,这会导致两个低压单元间出现开关损耗与发热分配不均的问题,同时传统调制策略还存在输出功率不均衡问题。针对以上问题提出了一种改进混合调制策略以及在该策略下的功率均衡控制方法,该调制策略在保持输出电能质量不变的情况下实现了3个单元之间的输出功率均衡以及开关损耗在两低压单元之间的平均分配。仿真与实验结果验证了该调制策略的可行性。     

级联型NPC-HB多电平逆变器功率均衡控制策略研究

针对级联型中点钳位全桥(neutral point clamped H-bridge,NPC-HB)多电平逆变器模块间存在功率不均衡的问题,通过详细分析传统基于载波层叠调制策略下模块输出功率与输出电压基波有效值之间的定量关系,提出一种改进型混合调制策略。该策略将载波层叠和移相相结合,不仅能够保证各个模块输出功率的均衡,而且可提高输出电压的等效开关频率,进而有效地降低输出滤波器的体积和成本。文中对模块间功率分布情况以及模块内部各个器件损耗分布情况进行分析,并搭建含两个级联NPC-HB九电平模块的实验样机。实验结果表明该调制策略能够有效解决级联系统中各功率模块之间的功率均衡问题。     

混合级联H桥的倍频调制及功率均衡方法

为解决电压比为1∶1∶2∶2的混合级联十三电平逆变器电流倒灌问题和同电压等级单元间功率均衡问题,此处提出一种在高压部分采用阶梯波调制,低压部分采用融合载波移相和移幅的混合调制方法,解决了电流倒灌问题,并且高压单元工作在基波频率,减小了开关损耗.该调制方法使逆变器具有2倍频特性,谐波特性良好,此外低压部分两单元还可自动实...     

阶梯波合成级联型多电平逆变器功率均衡策略

首先指出在波形质量要求相同的条件下,III型级联多电平逆变器所需级联单元个数最少。接着讨论了3种级联多电平逆变器功率均衡问题,指出I型级联单元数低于7时,宜采用循环脉冲实现功率均衡,高于7时,宜采用调整开关角的方式实现功率均衡;II型级联多电平逆变器只能通过调整开关角实现功率均衡,由于开关组合方式冗余,II型存在多组功率均衡方程组,而通过计算发现,2单元III型级联多电平逆变器无法实现功率均衡。最后通过一台单相容量为2 kVA的原理样机对3单元II型级联多电平逆变器的均衡策略进行了实验验证。     

一种混合级联逆变器的改进载波层叠调制方法

传统的载波层叠调制方法应用于双低压单元混合级联逆变器时,存在低压单元之间功率不平衡问题。为此,提出了一种基于载波层叠调制的改进调制方法,首先通过传统载波层叠调制方法产生脉宽调制(PWM)脉冲信号,然后以目标波形为参照对PWM脉冲信号进行逻辑组合后得到各个开关管的初始驱动信号,最后再对开关管的初始驱动信号进行功率平衡优化后得到开关管的实际驱动信号。仿真和实验结果表明,该调制方法能够使逆变器在高压单元工作于基波频率的情况下,解决电流倒灌问题和实现两个低压单元的功率平衡。     

混合H桥级联逆变器的优化调制

两路电压比为1∶2的H桥混合级联结构可实现七电平的输出,有助于提高逆变器的功率密度。在采用多层载波层叠的调制方法下,低压单元一个桥臂开关管工作在高频,另一桥臂开关管工作在低频,两个桥臂开关管热量分布不均导致系统寿命/可靠性降低。提出一种优化调制策略,在保证输出特性和效率不变的情况下,使两个单元的开关管最高工作频率降低为原来的1/2,同时每个单元的四个开关管工作应力相同,有助于提高系统寿命/可靠性。最后通过仿真和实验验证了优化调制策略的可行性和有效性。     

一种混合级联多电平逆变器的混合调制

本文研究了一种二极管箝位型混合级联型多电平逆变器的混合调制方法。逆变器由一个二极管箝位型逆变器和一个H桥单元级联组合而成,每个单元采用不同的独立直流电源,此结构还可以扩展到与多个H桥单元级联。相较于传统级联型多电平逆变器,在输出相同电平的情况下,这种逆变器使用较少的开关器件和较少的独立电源即可实现,从而简化了电路,降低了成本。由于使用了混合调制方式,可以使二极管箝位型逆变器工作在低频状态,而传统H桥逆变器工作在高频状态,从而可以在不同逆变器中使用不同的开关设备,并可以有效避免功率倒灌现象的发生。     

混合级联H桥逆变器的调制策略优化方法

多低压单元的混合级联H桥逆变器在电平切换时由于具有更多冗余开关状态,通过多载波移幅法对低压单元调制能很好地解决电流倒灌问题,但多载波移幅法由于自身特点存在级联单元输出功率不均衡、逆变器输出电压等效开关频率不高等不足.为此,针对直流侧电压比1∶1∶2的混合级联九电平逆变器,提出一种脉冲宽度调制与阶梯波调制相结合的混合调制...     

混合级联多电平逆变器混合频率载波调制技术

针对于Ⅱ型混合级联型多电平逆变器混合调制中,输出电平切换时出现的低压单元直流侧电流倒灌问题,提出了一种改进的混合频率载波调制策略.该策略采用频率相差1倍,且幅值相同的6个层叠载波对正弦调制波进行混合调制,兼顾了低压单元和高压单元的性能,在保障输出电压波形质量的同时,完全解决了电流倒灌问题.以Ⅱ型混合级联七电平逆变器为例,在给定相关参数下对该策略进行了仿真和实验验证,研究结果表明该策略下逆变器相电压和线电压总谐波畸变率分别为19.90％和17.34％,谐波主要分布在载波比两侧,直流侧电流倒灌问题被完全消除.     

级联型多电平逆变器的功率均衡控制策略

该文针对级联型多电平逆变器的几种调制方法，包括阶梯波调制法、特定谐波消除脉宽调制法和载波空间排列SPWM法，提出了一种新的功率均衡控制策略。该策略利用级联型多电平逆变器相电压冗余的特点，通过以1/4输出周期为单位互换各个H桥单元的输出电压波形，实现了各个H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。与现有的功率均衡策略相比，新的策略可以在一个输出周期内达到功率均衡，并具有控制简单，H桥单元功率波动小的优点，同时满足对效率和波形的要求。该文以三单元七电平级联型逆变器为例，对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证。     

电容钳位H桥级联多电平逆变器功率均衡控制方法

针对电容钳位H桥级联多电平逆变器载波层叠SPWM调制方法中存在功率不均衡的问题,对该逆变器各个级联单元的有功功率输出进行理论分析,提出了一种改进载波层叠方式的功率均衡控制方法。该方法在不影响逆变器输出电压波形质量的前提下,通过保证该逆变器各个单元输出电压波形的基波幅值相等的方式,可以在一个输出周期内实现各个级联单元的输出功率均衡。以两单元电容钳位H桥级联多电平逆变器为例,进行了仿真分析和对比研究,详细给出了改进功率均衡控制法与传统控制方法下输出电压谐波失真(total harmonic distortion,THD)和输出功率的对比曲线,以及两种方法下逆变器输出的电压波形及其频谱图,结果验证了该控制方法的可行性与优越性。     

级联多电平逆变器优化调制策略

针对于传统的级联H桥多电平逆变器多载波调制策略存在的不足,提出一种优化调制策略。首先利用单极倍频调制技术对PD调制策略进行优化,使得开关管在等效开关频率保持不变的情况下,最高开关频率降为原来的1/2,然后将各个单元的触发脉冲信号以1/4周期为单位进行轮换,经过3/4个周期后实现了各个单元的功率均衡。该方法控制简单,具有比载波移相法更优的输出波形质量,且所有单元开关管的工作应力相同,散热分布均匀,有效降低了开关损耗,提高了系统的使用寿命和可靠性。仿真和实验结果验证了该优化调制策略的正确性和可行性。     

基于载波重组的级联逆变器功率均衡策略

PD调制策略作为多载波调制策略中应用最广泛的一种,应用于级联H桥(CHB)逆变器时存在级联单元输出功率不均的问题。针对这一问题,通过分析载波周期输出、垂直互换与级联单元功率平衡角,提出了基于载波重组的级联逆变器功率均衡策略。以四单元CHB逆变器为例,可在任意功率因数下减弱半输出周期功率不均衡程度,并在两个输出周期达到功率均衡。此外对功率均衡方案进行了优化,减少了一半的载波数量并降低了调制难度。最后通过仿真与实验对理论分析及功率均衡方案的可行性进行验证。     

混合H桥级联型多电平逆变器调制策略优化控制

为提高混合H桥级联型多电平逆变器的运行性能.提出了一种新型锯齿载波交错相移混合调制策略.该调制策略把复杂的混合拓扑化归到已有调制策略的拓扑.再利用重构的调制波进行调制.该策略充分利用调制渡的自由度,在三相正弦波中注入特定的混合分量进行优化控制,使得相电压在1/3基波周期内不进行PWM调制,并能保证输出线电压质量.所提出的优化控制方法能提高15.5%直流电压利用率.还能减少1/3高频功率开关的开关次数,优化了逆变系统的运行性能.实验结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

双低压型混合级联逆变器的改进混合调制

为解决混合级联九电平逆变器中的电流倒灌问题和降低功率平衡方法的数字设计难度,提出了一种改进的混合调制策略。该混合调制策略可分为两步:首先,通过改进混合级联九电平逆变器拓扑及混合调制方法消除电流倒灌问题;然后再利用逻辑运算对低压单元开关管的初始驱动信号进行功率平衡优化,得到低压单元开关管的实际驱动信号,进而简化功率平衡方法。仿真和实验结果表明:该策略能够在较低调制度下,实现逆变器的高压单元工作在基波频率和2个低压单元的功率平衡。