21电平H桥级联STATCOM调制技术仿真研究

H桥级联作为STATCOM主电路拓扑的主要结构,其调制策略是衡量STATCOM输出性能的一个重要指标。通过构建21电平H桥级联主电路结构并搭建载波移相(SPWM)和载波层叠式(SPWM)调制仿真模块。仿真结果表明载波移相调制能平衡各功率单元,但导致开关信号谐波增大;层叠波脉宽调制输出电压谐波低于载波调制,但各功率单元不平衡,易损坏开关器件。针对两种调制策略的优缺点提出了一种新的载波移相层叠波调制策略。仿真验证表明载波移相层叠波SPWM调制策略能够有效平衡功率单元和能降低开关信号的谐波含量。     

通用组合逆变器拓扑结构及调制策略研究

本文在已有的多电平逆变器基本拓扑结构基础上,提出了一种通用的混合逆变器拓扑结构,并对两种等压比的混合拓扑结构在调制策略上进行了拓展并分别做了载波移相、空间矢量移相PWM的仿真研究以及空间矢量移相PWM调制策略在级联H桥逆变器中的实验研究。数学推导、仿真及实验结果均证明,采用移相调制策略得到的混合逆变器的输出电压具有输出波形质量较好,低次谐波畸变率低等优点。对多电平逆变器在实际中的应用有一定的指导意义。     

载波水平移相SPWM控制器的研究

级联多电平拓扑结构广泛用于高压变频调速、无功补偿以及电气化铁路牵引等众多领域,本文对基于此类拓扑结构的载波水平移相SPWM调制控制技术进行了Matlab仿真分析,验证了载波水平移相SPWM调制方法的可行性以及理论分析的正确性。在此基础上应用FPGA器件及其开发环境通过软件编程实现载波水平移相SPWM波形生成,进而设计了三相级联载波水平移相SPWM控制器,并通过代码仿真验证了本方案的可行性。     

一种新型四象限级联型多电平逆变器拓扑

传统级联型多电平逆变器无法实现能量双向流动.提出一种可四象限运行的新型级联型多电平逆变器拓扑.将PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,进而实现了级联型逆变器的四象限运行.提出一种限频式电流滞环控制方法,以获得优良的输入电流控制特性;将载波移相SPWM技术引入到级联型逆变器,有效减小了输出电压电流谐波.对单相三单元逆变器拓扑进行了实验验证.所提出的逆变器拓扑具有输入电流波形近似正弦,无需移相变压器,自动实现能量的双向流动等优点.仿真和实验结果证明了该拓扑的正确性和可行性.     

单元级联型多电平逆变电源研究与实现

单元箱 H 桥级联型多电平逆变器因输出电压谐波含量低以及电压变化率 du/dt小等优点,在高压逆变器中得到广泛的运用.首先分析了３种不同结构的级联型拓扑的优缺点,选用 H 桥级联型多电平拓扑方案作为所设计的中频逆变电源拓扑;然后分析了几种常用 H 桥级联型多电平调制算法的优缺点,选用载波移相调制算法作为 SPWM 波形输出的调制算法;最后根据所选方案和分析结论,设计和研制出一台实际９个 H 桥单元级联并且额定输出电压 为２４００VAC,输出频率为１００Hz的中频逆变电源进行试验,验证了所提方案的可行性,并且该逆变电源在感应加热 应用性能十分优越.     

级联多电平逆变器的工作原理分析

以每相两功率单元串联为例,介绍了级联多电平逆变器的拓扑结构和相位移载波SPWM调制策略,阐述了该多单元级联逆变器在SPWM调制方法下的工作原理,从理论上分析了逆变器开关切换、输出电压、电流流向以及共模电压的情况,说明了相位移载波SPWM调制方法应用在级联多电平逆变器上的可行性、可靠性和控制的简易性,为实现调制方法的优化和拓扑结构的改进提供了理论基础。     

五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法

传统五电平逆变器所用开关器件较多,而五开关五电平逆变器简化了拓扑结构。分析五开关五电平逆变器的工作机理,给出其基于载波的SPWM控制的思路,进而提出五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法与FPGA实现手段。通过载波周期性正、负交错,采用调制波分层、分区的正弦脉宽调制方式,获得五电平输出电压的开关控制信号。仿真结果从理论上证明其开关损耗小,输出电压的谐波特性与H桥级联型一致。实验结果表明其在整个幅值调制比范围内都适用。仿真与实验结果验证了五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法的可行性与有效性。     

级联五开关H桥多电平逆变器功率均衡控制方法

为了提高逆变器的电压和功率等级,提出了一种级联五开关H桥多电平逆变器拓扑结构的功率均衡控制方法。该方法采用了同相交错层叠锯齿载波移相调制,综合了同相层叠锯齿载波调制良好的消谐特性以及载波移相调制各个单元功率分配均衡的优点,使级联五开关H桥多电平逆变器拓扑结构中各个功率单元不仅可以输出五电平,保持良好的消谐特性,而且可以在一个输出周期内实现功率均衡。以3个功率单元为例,进行了仿真实验。实验结果验证了该拓扑结构及其控制方法的可行性与优越性。     

H桥多电平逆变器的混合载波交叠式PWM控制

为了增大逆变器的功率等级,改善输出电压的波形质量,提出了一种级联H桥多电平逆变器拓扑和与其相对应的PWM载波调制控制策略。该方法是根据传统混合频率载波调制策略,采用了同相的交叠式三角载波调制,结合了同相层叠式载波调制较好的消谐特点以及使高低压单元功率自然平衡的特点,使级联H桥多电平逆变器拓扑结构不仅可以输出多电平,还能解决混合调制下的功率环流现象,而且逆变器模块化比较简单,可以使逆变器在输出周期内功率达到自然平衡。以2个高低压单元为例,进行了仿真实验。实验结果验证了该逆变器结构和控制策略的可行性。     

三电平H桥级联型逆变器

级联型多电平变频器输出电压谐波含量小,易于实现模块化,适用于高压大功率场合.本文主要针对三电平H桥级联型逆变器的拓扑结构和控制方式的相关问题进行分析与研究.级联个数不同,对控制方法也有不同的要求.提出了基于载波层叠调制和载波移相调制的混合载波调制方法,三电平桥臂内采用反相层叠载波调制,级联单元间及桥臂间均采用载波移相调...     

两单元五开关级联H桥逆变器及其调制策略

大容量中频逆变电源对输出电压波形质量要求较高,且存在开关器件损耗较大的问题。结合两单元级联H桥逆变器和五开关五电平逆变器,得到改进的逆变拓扑,即两单元五开关级联H桥逆变器,并给出了与之对应的改进载波移相正弦脉冲宽度调制策略。改进后的拓扑不仅具备两单元H桥级联逆变器能够实现较高等效开关频率的优点,而且具备五开关五电平逆变器使用开关器件少、输出电压电平数多、总谐波失真小、器件损耗小等优点,因此较适合于大容量中频逆变场合。最后通过Matlab/Simulink平台搭建了两单元五开关级联H桥逆变器的仿真模型,仿真结果验证了理论的正确性。     

基于多电平逆变器通用组合拓扑结构的调制策略研究

以级联型多电平逆变器拓扑结构为基础,提出了一种多电平逆变器通用组合拓扑结构的构成原则,对多电平逆变器拓扑结构的研究进行了统一.根据该通用拓扑结构所提供的自由度,构造出了几种新型的组合拓扑结构.同时,基于传统的应用于多电平逆变器的多载波SPWM调制策略,提出了对应于组合拓扑结构的组合调制策略,根据所提出的组合调制策略,很自然地产生了一种基于移相理论的SVPWM.仿真及实验结果验证了组合拓扑结构及组合调制策略的有效性,为多电平逆变器组合拓扑结构的实际应用奠定了基础.     

五开关H桥逆变器改进PWM控制方法的研究

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPSPWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。     

基于CPS-SPWM的级联H桥多电平逆变器控制方法

级联H桥多电平逆变器适用于各种高电压、大电流的场合;载波移相正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术易于实现,等效载波频率高,已成为级联多电平逆变器使用最广泛的调制方法。采用了一种可节省硬件资源的改进型载波移相调制方式,在对其调制原理进行详细分析的基础上,利用PSCAD/EMTDC软件搭建级联H桥多电平逆变器的软件仿真模型,结合基于IPM模块实现的物理实验系统,研究了载波频率对逆变器输出电压谐波特性的影响。仿真及实验结果均表明改进型CPS-SPWM技术能够使逆变器的输出电压波形趋近正弦波,并降低其畸变率。     

基于级联型逆变器的新型PWM技术研究

级联型H桥多电平逆变器的PWM调制技术一般采用载波移相SPWM技术和错时采样SVPWM。对这两种PWM调制技术进行分析,应用一种新型简化多电平PWM技术,即单元矢量延时叠加PWM(Overlap time staggeredPWM,OTS-PWM)技术于级联型H桥多电平逆变器。通过对OTS-SPWM和OTS-SVPWM调制技术的的仿真研究,总结了相应的调制规则。最后通过对OTS-SVPWM技术进行实验研究,验证了方案的实用价值。     

T型H桥级联多电平变换器的改进型脉宽调制策略

针对T型H桥级联变换器的拓扑结构及其调制策略进行分析和研究,提出了基于载波移相脉宽调制(CPS-PWM)的改进型调制策略。以单极倍频CPS-PWM所得的虚拟五电平波形作为T型H桥的输出目标,结合T型H桥变换器输出不同电平时的开关模式,遵循"改变最少个数开关管状态来实现输出电平改变"原则,逆向推导T型H桥变换器的PWM信号,并在此基础上给出基于T型H桥单元级联多电平变换器的调制策略。搭建了基于T型H桥级联的单相静止同步补偿器(STATCOM)样机,分析了T型H桥上、下电容均压策略,最后通过仿真和实验结果验证所提调制策略以及电容均压策略的正确性和可行性。     

一种二极管箝位级联拓扑在直驱风电系统中的应用研究

随着风电机组单机容量的不断增大,多电平变流器的应用得到了广泛关注。采用的二极管箝住五电平级联H桥拓扑,结合了二极管箝位型多电平和级联H桥多电平的优势,需要较少的箝位二极管和独立直流电源,即可进一步提高输出电压等级,使用移相变压器和12脉波整流器作为输入电路,对其在使用多相永磁同步发电机的直驱风电系统中的应用进行了初步探索。基于拓扑提出了消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法,能够方便地对二极管箝位级联拓扑进行控制,可以进一步提高等效载波频率,降低器件损耗和滤波器体积。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制方法的有效性。     

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。     

电容箝位型非对称H桥五电平逆变器 正弦脉宽调制控制

为简化多电平逆变器拓扑结构、提高性能,构建了电容箝位型非对称H桥五电平逆变器。提出一种新型的锯齿载波交错正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)策略,通过在每个载波周期内控制电容充、放电时间相等,保证电容电压平衡。采用锯齿载波,在扩展的三相系统中,控制任意两相电压相对应的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)脉冲对始终位于对应锯齿载波的起始(末尾)侧,消除了线电压中部分相邻“电平层”交叠的现象。对3种同类五电平逆变器及其对应的调制策略进行对比分析,构建的拓扑所用功率器件最少,等效开关频率为载波频率的2倍,电容电压平衡且波动幅度较小,线电压谐波含量最少。实验结果验证了该拓扑及其调制策略的正确性与有效性。     

级联型多电平逆变器准单极性控制策略

级联型多电平逆变器采用低压H桥串联实现高压输出,其良好的输出电压与电流波形,使其在中高压变频器中逐渐得到广泛的运用.而对级联多电平逆变器的控制均采用双极性多重载波水平移相控制,需要实时计算多重载波与调制波比较产生的多路PWM波,所以主控制器工作量较大,且容易产生较大的计算误差.提出了"准单极性"多重载波水平移相控制,载波仅为正极性,且有一半周期为零电平,其可大大降低主控制器工作量与减小计算误差,实验结果证明了其较双极性多重载波水平移相控制具有更好的输出电压波形和启动性能,其在级联型多电平逆变器中不失为一种有效的控制方法.