三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制

基于多电平逆变器的中性点电位不平衡问题的研究,对现有的虚拟矢量合成算法进行改进,提出了一种新的分区判断及矢量合成算法。该算法充分利用了新的合成矢量对中性点电压波动的平衡作用,采用十段式对称模式进行调制,有明显的谐波抑制及控制优势,调整小矢量对的作用时间,理论上可以做到最大程度地消除中性点电压的偏移。基于该算法的PSCAD/EMTDC仿真以及实验结果证明其简便易行,有利于计算机数字化实现。     

三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制

基于多电平逆变器的中性点电位不平衡问题的研究,对现有的虚拟矢量合成算法进行改进,提出了一种新的分区判断及矢量合成算法.该算法充分利用了新的合成矢量对中性点电压波动的平衡作用,采用十段式对称模式进行调制,有明显的谐波抑制及控制优势,调整小矢量对的作用时间,理论上可以做到最大程度地消除中性点电压的偏移.基于该算法的PSCAD/EMTDC仿真以及实验结果证明其简便易行,有利于计算机数字化实现.     

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。     

三电平逆变器空间矢量调制及中点电位平衡研究

多电平逆变器在中高压大功率场合得到了广泛的研究和应用。研究了二极管钳位型三电平逆变器的拓扑结构和7段式空间矢量SVPWM调制方法。给出了参考矢量所在区域的判断方法,推导工作矢量的作用时间。为解决中点电位平衡问题,提出了一种充分利用冗余电压矢量的中点控制方法。通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于快速空间矢量调制算法的多电平逆变器电容电压平衡问题研究

二极管箝位式多电平逆变器由于结构简单,输出波形质量高,可以降低器件耐压等级,在高压大功率场合备受关注。但其存在直流测电容电压平衡问题,另外电平数增多时,空间矢量调制算法也变得复杂而难以应用。该文介绍了一种基于60°坐标系的通用SVM快速算法,可迅速得到参考矢量的最近3个空间矢量及各其各自作用时间。通过总结的矢量分布规律,能够快速得出所有冗余矢量而无须查表。另外对矢量切换原则和输出顺序也进行了分析。在其基础上,提出了动态选择冗余矢量和动态选择矢量序列的方法,针对不同功率因数负载下的电容电压平衡进行了研究并得出了其适用范围。针对高功率因数负载时电容电压失衡的原因,该文从一般意义上进行了分析,并针对五电平逆变器提出了具体的解决方法。仿真结果验证了该文算法的正确性和有效性。     

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.     

箝位式三电平逆变器空间电压矢量调制方法的研究

本文论述了三电平中点箝位式逆变器SVPWM原理和实现方法，为了避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变，提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制算法，利用三个判断规则，可以很方便地确定出参考矢量所在的扇区和小三角形，给出了合成矢量的相应输出电压矢量，并推导了三角形顶点工作矢量的作用时间。通过检测负载电流方向和直流电容的电压，合理分配正负小矢量对的作用时间，实现了电容电压的平衡。仿真研究结果证实了本文提出的空间矢量调制算法的有效性。     

内蕴电压平衡控制的飞跨电容逆变器的PWM方法

采用多电平结构是逆变器实现高电压大容量化的有效途径。飞跨电容逆变器因为只需要一个独立直流供电电源、电平数易扩展、控制灵活等优点而备受青睐，但是电容电压的平衡问题却制约其推广应用。针对此问题，该文提出一种内蕴电压平衡控制的PWM方法，该方法由直接PWM算法和基于最大单元电压偏差抑制的开关状态选择法则组成，前者是由给定的ABC坐标系下的参考电压来确定逆变器所需输出的电平电压、相应的作用时间及作用顺序；后者是确定逆变器的开关状态以产生已确定的电平电压，同时控制电容电压的平衡。该PWM方法理论上适用于任意电平的飞跨电容逆变器，它不但能够有效控制电容电压的平衡，而且还能够保证功率开关频率的均衡、便于数字化实现。该文给出了该方法的数字化实现原理。最后，基于飞跨电容五电平变频器对所提出的PWM方法，做了详尽的仿真分析和大量的实验验证。     

基于改进虚拟空间矢量调制方法的中点箝位型三电平逆变器电容电压平衡问题

针对二极管箝位三电平逆变器在不同负载及调制比的条件下,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域.而利用虚拟空间矢量的调制方法,在输出三相电流之和为零时,即能实现对中点电压的完全控制,但需要进行大量的三角函数运算及扇区判断,增大了控制器的计算工作量和实现难度.提出一种改进的虚拟空间矢量调制方法.通过虚拟矢量空间尺...     

五电平逆变器直流侧电容电压平衡控制

针对五电平逆变器直流侧电容电压平衡问题,分析了影响电容电压平衡的因素,在此基础上研究了一种基于虚拟空间矢量的电容电压平衡控制方法,同时考虑到电容自身的累积效应,采用了闭环修正脉宽调制(PWM)占空比的方法,仿真及实验验证了控制方法的可行性和有效性。     

三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制的研究

论述一种中点钳位式三电平逆变器SVPWM原理及其实现方法。为避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变,采用一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制算法,给出了合成矢量的相应输出电压矢量,推导出三角形顶点工作矢量的作用时间。提出一种充分利用冗余小矢量的中点电压控制方法,实现了电容电压的平衡。实验研究结果证实了提出的调制算法是正确且有效的。     

三电平逆变器直流侧电容电压平衡问题

针对中性点接地的单相二极管钳位型三电平变换器在非理想条件下直流侧分压电容容值不相等,电容电压不平衡问题,分析了电容电压不平衡产生的机理.在三电平有源中点钳位变换器的基础上辅以悬浮电容,2个直流侧分压电容与悬浮电容在高频脉宽调制下交替形成双向导通回路.该控制方法有效地保持了直流侧电容电压平衡和悬浮电容电压的稳定,大幅减小所需直流电容的容值,同时悬浮电容为内管提供有效的钳位电路.仿真和实验结果表明,该电容电压平衡控制方法有效.     

考虑中点电压不平衡的中点箝位型三电平逆变器空间矢量调制方法

论述了中点电压偏移时,中点箝位型(neutral point clamped, NPC)三电平逆变器的空间矢量调制方法(space vector pulse-width modulation,SVPWM)。当中点电压偏移时,电压矢量本身的变化和平衡算法所带来的冗余矢量作用时间所引起的合成误差。经计算得到不同调制度时的合成误差曲线。将中点电压的不平衡因子引入矢量的选择和作用时间的计算中,利用不平衡因子调整矢量作用时间。比较了当逆变器带有异步电机负载时,传统矢量调制方法和改进的调制方法在电机启动过程系统的响应特性。表明改进的算法不仅能使三电平逆变器的输出电压谐波含量大幅减少,并且中点电压不平衡、电机转矩脉动、电流畸变也大幅度减小。     

三相三电平逆变器的零共模电压空间矢量调制技术研究

针对三相三电平逆变器实现零共模电压输出的主要调制方式,即空间矢量调制消除共模电压SVMCME进行研究。首先,为减小七段式SVMCME产生的开关损耗,提出一种五段式SVMCME的调制方式,并对调制比的变化做出详尽的解释。其次,对正弦脉冲宽度调制消除共模电压SPWMCME和SVMCME的等效性在理论上进行证明和仿真验证,以简化控制算法。无论是五段式SVMCME还是七段式SVMCME都可以用注入零序电压分量的SPWMCME来等效。最后,仿真和实验分析比较了3种调制方式在共模电压、开关损耗、总谐波畸变率THD和电磁干扰EMI等方面的性能,相关的技术能够有效地抑制三相系统中的共模噪声。     

飞跨电容型多电平逆变器空间矢量与载波脉宽调制统一理论研究

目前对于飞跨电容型多电平逆变器下载波脉宽调制(carrier-based pulse width modulation,CBPWM)和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)之间的统一理论尚缺乏系统的分析和研究。该文针对飞跨电容型逆变器众多的冗余状态,对其输出序列中各开关序列及其作用时间做了详尽的分析,并在此基础上提出了一种新颖的调制波分解方法,该法可以在调制的半个周期中自由分配冗余状态的作用时间,以满足不同的输出需求。以三电平和五电平逆变器为例,通过此法向CBPWM调制波注入零序电压再行分解调制,可以得到与SVPWM一致的调制序列,达到利用简单易行的CBPWM来实现复杂的SVPWM输出的优势,并将该统一理论推广到n电平下任意段数,仿真和实验表明了该理论的正确性。     

三电平逆变器空间电压矢量控制算法仿真研究

分析了三电平空间电压矢量调制基本原理,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制(SpaceVectorMdulation,SVM)算法,给出了小三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量的作用顺序和(SpaceVectorPulseWidthMdulation,SVPWM)信号的产生方法,探讨了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素,并推导了各合成电压矢量的作用时间。用归一法将其他5扇区全部划归一扇区计算。仿真实验结果证实了本文提出的空间电压矢量调制算法的有效性。     

计及最小飞跨电容的单相三电平微型逆变器

针对单相光伏微型逆变器中电解电容体积大、工作性能受温度影响程度高、寿命短所导致系统功率密度低与可靠性差等缺点,设计了一种计及最小飞跨电容的单相三电平微型逆变器。该逆变器可独立应用于单个光伏板,在保证输出性能的同时,有效浓缩拓扑结构的体积,提高系统功率密度。首先,通过建立系统等效拓扑结构,研究单相飞跨电容型三电平光伏微型逆变器的工作模态;其次分析飞跨电容升压电路实现输出三电平以及功率解耦的机理;然后依据逆变器稳定运行的约束条件,依靠离散求解方法计算飞跨电容的最小容值,采用体积小、工作性能稳定的薄膜电容取缔电解电容。最后,在数字信号处理器（DSP）实验平台中,通过开环控制算法验证了该逆变器的优越性。     

基于五电平空间矢量的并联三电平逆变器新型零共模电压调制方法

共模电压抑制是非隔离型光伏并网逆变器的一个关键问题,但是传统零共模电压调制方法无法同时兼顾消除共模电压和减小输出电流谐波2个方面的性能。该文利用逆变器之间的交互作用,分析并联三电平逆变器的五电平电压输出能力,提出将整个并联系统作为一个五电平设备进行调制的思路。基于该五电平系统中共模电压为零的基本矢量,该文提出一种适用于并联三电平逆变器的新型零共模电压调制方法,推导出详细的调制实现过程,并针对开关序列特性提出相应的中点电压平衡策略。仿真和实验表明,该方法在确保共模电压为零的同时,还能大幅减小并联输出电流的谐波畸变,可有效满足非隔离型并联光伏逆变器对消除共模电压和减小电流谐波的要求。     

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。