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。     

基于SPWM控制的级联型五电平逆变器仿真研究

针对三电平逆变器输出电压谐波分量高和IGBT承受回路电压过大的问题,采用SPWM控制的级联型五电平逆变器进行改进,分析了级联型五电平逆变器的拓扑结构及工作原理,对载波SPWM控制策略进行了研究,在不同调制比下通过Mat-lab/Simulink仿真,对该控制技术进行了谐波分析,得出了一种适合于级联型五电平逆变器的调制方法。     

有源中点箝位式(ANPC)五电平逆变器调制方法和飞跨电容电压控制策略研究

分析了ANPC型五电平逆变器开关状态和输出电平的关系,并提出单周期SPWM调制方法。该调制方法在一个开关周期内实现有效电平且包含飞跨电容充电、放电两个状态。针对控制飞跨电容电压的问题,提出了在调制策略中增加充电因子,通过检测飞跨电容电压和实时调节充电因子实现飞跨电容电压闭环可控。最后对单周期SPWM调制方法和飞跨电容电压控制策略进行了仿真和实验,验证了其正确性。     

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。     

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。     

混合五开关五电平光伏并网逆变系统研究

介绍了一种用于光伏并网系统的单相混合五开关五电平逆变器。该逆变器包含了1个全桥逆变电路及由4个二极管和1个开关组成的辅助电路,加入的辅助电路使得传统的三电平全桥逆变电路的输出变为五电平。分析了五开关五电平逆变器的工作过程,采用1个参考信号交替与2个载波信号进行比较的SPWM控制策略,获得了5个开关的开关信号。通过仿真对该逆变器的可行性进行了验证,逆变器输出电压和电流的谐波畸变率低,且并网电流与电网电压同频同相,满足并网要求。     

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。     

载波移相SPWM开关频率的选取

载波移相正弦脉冲宽度调制(SPWM)应用于高压大容量链式多电平逆变器场合时,若载波频率太低,各载波初相位对输出电压相位影响较大,可能造成链式逆变器各单相桥榆出电压基波初相位存在明显差异,引起电容电压不平衡.推导了载波移相SPWM输出电压的数学表达式,分析了低开关频率下输出电压的谐波特性及其对逆变器运行的影响,提出应选择较高的载波频率.数字仿真和物理实验结果表明.在一相串联桥数大于4时,选择高于300 Hz的载波频率.可保证各桥输出电压初相位差异小于0.5°对电容电压的影响可忽略.     

单相全桥三电平逆变器的控制与仿真

文中提出了一种对称型的单相全桥三电平逆变器,逆变器主要由两个桥臂组成,且每个桥臂有四个开关管,每个开关管的电压应力只有输入电压的一半。文章详细介绍了一种正弦脉宽调制(SPWM)控制策略,由两个同相的三角载波和正弦调制波的正反相分别交接得到四个不同的脉冲信号,再结合稳定性好的双闭环控制策略,这种控制方法提高了单相全桥逆变器输出电压的外特性。通过Matlab/Simulink的仿真,在SPWM双闭环控制策略的情况下,三电平逆变器的输出电压在负载波动时基本保持不变。同时验证了单相全桥三电平逆变器的优点和SPWM双闭环控制策略的有效性。     

基于调制比优化的单相逆变器主谐波滤除研究

为了使逆变器输出电压的主要次谐波得到最大化的消除,提出了一种确定调制比的方法。首先,利用双重傅里叶级数理论,对级联多电平逆变器在单极性倍频SPWM调制下的输出电压进行分析,推导出输出电压的谐波分布情况。然后,在保证基波幅值不变的情况下,提出了一种选取SPWM调制比的方法,使逆变器输出电压主要次谐波降低。最后,在级联五电平逆变器中,对在不同调制比的情况下,通过软件仿真和硬件实验,验证了所提方法的正确性与有效性。     

五电平逆变器钳位电容平衡控制策略研究

为了避免中点钳位/H桥五电平逆变器拓扑结构中因直流母线上存在2个钳位电容而造成母线中点电位平衡控制较为复杂的问题,介绍了一种由单电容钳位的三电平拓扑与半桥组合形成的五电平逆变器拓扑.该五电平逆变器拓扑只需要保证一个钳位电容在每个三角载波周期内充、放电时间相等,即可实现钳位电容电压平衡控制.对此提出一种新型的SPWM控制...     

A new structure of three-phase five-level inverter with nested two-level cells

This paper presents a new structure of three-phase five-level inverter with a single direct current (DC) source for low- and medium-voltage applications. The proposed configuration is built with a cascade connection of two-level cells in a nested form and owns the advantages of a reduced number of passive components, total blocking voltage of the switches, and isolated DC sources. In order to make this topology attractive, a comparison is made with five-level inverter topologies proposed for low- and medium-voltage applications in recent years. The proposed circuit is powered using a single DC source and an auxiliary voltage-balancing circuit (AVBC) to maintain the desired DC-link capacitor voltages. A sinusoidal pulse width modulation (SPWM) scheme is implemented in field-programmable gate array (FPGA), using Xilinx blocks developed in MATLAB/SIMULINK environment, to control the inverter switches. The performance of the proposed topology is verified through MATLAB simulation and prototype model for a step change in load. Finally, the experimental results are presented to validate the effectiveness of the proposed topology.     

基于改进SPWM控制的新型单级BUCK-BOOST逆变器

提出了一种新型的单级串联谐振型Buck-Boost逆变器，它能在一个功率级内产生峰值高于或低于输入直流电压的正弦交流电压。文中详细分析了所提逆变器的工作原理，并利用状态空间平均法建立了系统数学模型。基于断续导电模式，所提逆变器拓扑利用串联谐振单元实现所有开关的零电流开通和辅助开关的零电流关断，减小了开关损耗，提高了系统效率。为了改善逆变器的输出特性，提出一种改进的SPWM控制方法，该方法采用带直流偏置的正弦调制波，消除了线性近似法所导致的输出电压波形过零点附近的畸变。通过一台1kW原理样机的实验结果，验证了该变换器的优点和改进SPWM控制方法的有效性。     

三相无变压器型H7光伏逆变器漏电流分析抑制

对于无变压器非隔离型光伏逆变器,其漏电流的大小与逆变器的调制策略有关。以三相无变压器非隔离型H7光伏逆变器为研究对象,针对传统正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)直流电压利用率低的问题,采用线电压PWM控制的方法。通过开关之间的逻辑关系,提出一种改进型的线电压PWM控制方法,研究了H7光伏逆变器在SPWM、线电压PWM和改进型线电压PWM 3种控制方式下的漏电流及输出电压波形。最后,通过MATLAB仿真研究,验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

基于DSP单相PWM控制的五电平逆变器

多电平逆变器以其输出谐波小,功率容量大,电磁兼容性好等特性而倍受重视.提出了单相五电平逆变器拓扑结构和控制策略,利用DSP TMS320LF2407的硬件资源,实现了SPWM规则采样,采用三角载波POD消谐波PWM调制策略得到五电平脉冲输出波形.结果证明,基于DSP单相PWM控制的五电平逆变器有效减少了谐波含量,改善了输出波形的动态性能和稳态性能,提高了输出电能质量.     

Optimized switching scheme of cascaded H-bridge multilevel inverter using PSO

The paper uses particle swarm optimization (PSO) to determine the optimum switching angles of cascaded H-bridge multilevel inverter (CH-MLI) so as to produce the required fundamental voltage and reduce the harmonic content. This is done by solving the transcendental equations characterizing the harmonic content. The validity of the proposed method is verified through simulation studies for three-phase, five-level CH-MLI. To compare the results obtained using PSO, the simulation studies have been extended for three-phase, five-level CH-MLI using sinusoidal pulse width modulation (SPWM). The results obtained using PSO are found superior as compared to SPWM in terms of total harmonic distortion at different modulation indices.     

二极管箝位式多电平逆变器PWM控制技术分析

高压多电平逆变器是高压变频技术领域中发展的一个新分支,本文基于对五电平逆变器控制分析,介绍了二极管箝位式多电平逆变器的单脉冲控制、基于载波的SPWM控制和一种用于五电平逆变器的复式(混合式)控制,并在国外中压交流异步电动机上进行了仿真分析,给出了相应结果。     

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。