基于多电平变换逆变电路的拓扑分析

多电平变换逆变电路是一种新的、用于“清洁电力电子装置”的变换电路。本文指出实现多电平变换逆变电路的关键问题之一是电平钳位,并以此为依据将现有的多电平电路拓扑结构进行了分类。文中分析了基于“二极管或电容钳位”和“使用独立直流电源钳位”的两类典型多电平路拓扑结构的优缺点,并在现有的“混合单元多电平逆变电路”单元结构基础上提出了一种新的、使用不同电压比的控制方式。     

基于混合频率载波调制的多电平 PWM控制策略研究

混合多电平功率变换电路因在输出电压电平数相同的情况下采用的级联单元较少而受到关注。但由于其控制算法并未作相应扩展，影响了该电路的实用化。该文在分析混合七电平逆变电路工作原理的基础上，提出了一种适合混合功率单元的混合频率载波PWM调制法。与现有控制算法相比，该方法可使混合功率变换电路的各基本单元都参与PWM调制，避免了低压单元的电流倒灌问题。基于该控制策略给出了各基本单元驱动信号的生成方法，并在研制的混合七电平变频实验装置上实现了该控制算法。     

混合三电平单相光伏并网发电系统研究

将经典Boost变换器与混合三电平逆变电路相结合,形成一种能分别工作在单级式和两级式的非隔离型单相光伏并网发电系统,以适用于更宽的光伏阵列输入电压范围。深入研究了PWM升压模式和旁路二极管模式的控制策略,分析了混合三电平逆变电路的工作原理,并讨论了避免出现两电平的方法。以XE164FM单片机为控制核心,对额定峰值功率1 kW的样机进行了实验验证,结果表明该电路系统性能优良。     

混合9电平逆变器的H桥电容电压平衡控制

混合9电平逆变器是一种新型的多电平拓扑结构。文章在研究了H桥逆变电路直流电容电压充放电模型的基础上,得到了负载电流与电容电压变化之间的定量计算公式,进而详细分析了混合9电平逆变器H桥辅助逆变电路电容电压不平衡的内在机理,最后提出了一种基于电容电压不平衡预估计和零序电压注入的平衡控制方法。所提方法原理简单,实现容易,无需增加额外的硬件设备。通过仿真验证了在混合9电平逆变器的参考电压中注入零序电压后,混合9电平逆变器的H桥逆变电路电容电压得到平衡控制。     

一种基于混合单元的新型串级逆变电路

串级逆变电路是在高压在功率电力电子变换器中应用较多的一种变换电源。作为这种电路的改进，基于“混合单元”的串级逆为电路在近几年得到了发展。在现有的串级逆变电路拓扑的基础上对混合单元型串级逆为电路进行了理论分析，提出并试验验证了采用电压比为：（1：3：9）的混合单元串级逆变电路，实现了了多达27电平的正弦波形输出。     

一种新型的级联型多电平逆变器拓扑

本文介绍了一种新型级联型多电平逆变器拓扑结构,并对其PWM调制算法进行了仿真研究。该拓扑电路与传统的H桥级联型多电平逆变器相比,可以用相对较少的电力电子开关器件实现多电平的输出。该拓扑电路由一系列电平变换单元级联而成,可以减少开关器件的数目及其功率损耗、减小逆变电路的体积、提高逆变效率并具有相对简单的控制系统。最后基于Matlab/Simulink对该拓扑结构的PWM调制方法进行了仿真,仿真结果验证了该拓扑结构的正确性与优越性。     

单相五电平逆变器的多载波PWM方法分析

针对单相五电平级联逆变器,对不同的多载波PWM方法进行分析。采用载波移相(PS)PWM方式时,其输出波形中含有幅值较大的高次谐波,而载波垂直分布(CD)PWM方式不存在这些问题,但是CDPWM调制方式的低次谐波比较大。与CDPWM调制方式相比,采用PSPWM调制方式所产生的低次谐波分量非常小。结合2种PWM调制方式各自的优点,提出一种混合多载波PWM方法。通过对典型的五电平PWM单相逆变电路的Matlab仿真计算,证明了混合多载波PWM法输出波形中的高次谐波含量小,低次谐波分量介于PSPWM调制方式和CDPWM调制方式之间,总的谐波畸变率最小。因此,对于单相的五电平逆变器而言,混合调制方式为最优。     

基于多电平逆变器的高频感应加热电源若干问题的研究

由于功率金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)电压容量等级较低,为实现高频感应加热电源的大功率输出,对基于多电平变换技术的串联谐振电压源逆变电路在感应加热电源中的应用问题进行了研究.给出了一种带无源无损吸收电路的多电平逆变拓扑结构以及吸收电路的参数设计方法,实现了逆变电路中二极管反向恢复现象的抑制及功率器件开关条件的改善;通过对逆变电路死区工作过程的分析,确定了逆变电路的信号触发方式,解决了负载电压二次换向及电压波形的调整问题.通过工作频率为500kHz的感应加热电源的仿真和实验结果,验证了研究工作的可行性及正确性.     

一种新型电源级联型三电平逆变器

在传统的具有独立直流电源级联型多电平逆变电路的基础上,提出一种新型的三电平逆变电路的拓扑结构,与同类型三电平逆变电路相比,该电路具有所用元件个数少,结构简单的优点。在此分析了该新型三电平逆变器的工作原理,并进行了仿真和实验验证。实验结果表明,该新型三电平逆变器实现简单,输出性能良好。     

一种软开关交错式三电平逆变电路的研究

通过在传统三电平逆变电路的上、下功率管上各并联一个交错式工作的功率管,构成一种输入输出纹波电流倍频的交错式三电平逆变电路。描述了该电路的PWM方式,通过在各交错并联的功率管支路上串联一个限流电感,实现了交错并联各功率管的零电流开通,并降低了续流二极管的反向恢复电流。阐述了电路各阶段的工作原理,分析了限流电感值的影响及设计问题。同理推导得出另一种软开关交错式NPC逆变电路。设计了一台2kVA的样机,实验波形验证了理论分析的正确性。     

FPGA控制的不对称多电平逆变器的设计

随着多电平技术在大容量场合的应用,不同结构的多电平拓扑结构不断被提出。论文研究一种混合级联式不对称多电平逆变器,该结构逆变器将传统H桥逆变器进行改进,与H桥相比使用相同器件时,该结构能够输出更多的电平数,或者在输出相同电平数的情况下比传统H桥级联结构使用更少的器件。该多电平逆变器由两个不对称四电平逆变器级联而成,输出电...     

一类单相电流型多电平逆变器拓扑及其PWM方法的研究

现有的关于多电平逆变器的研究工作主要是针对电压型多电平逆变器(VSI)，电流型多电平逆变器(CSI)的研究成果较少。该文提出了一类单相多电平CSI拓扑，结构简单，所用开关器件数和分流电感数较少；由于拓扑具有自均流特性，即使在电路器件非理想的情况下，无需闭环控制仍然可以实现电流的均衡。文中分析了该类5电平拓扑的工作原理以及分流电感的自均流原理；通过引入多载波POD SPWM 技术，给出了该技术在该类拓扑中的具体实现方法。文中最后给出了仿真和实验结果。     

一种新型多电平直接脉宽调制方法

在研究了多电平逆变器模型及其脉宽调制(PWM)算法原理的基础上,提出了一种新型的适用于各种电平数目逆变器的直接PWM方法,分析了这种PWM方法的基本原理,给出了算法实现的原理框图,最后使用PSCAD仿真软件做了仿真研究,仿真结果验证了算法的正确性和有效性.文中提出的PWM算法的基本思想是由三相参考电压直接确定逆变器各个桥臂电路输出的开关函数及其作用规律,因此称之为直接PWM算法.与基于载波调制的多电平PWM算法和多电平SVM算法相比,该算法具有原理简单、实现容易、运行速度快、占用CPU时间少等优点.     

载波交叠特性PWM方法在飞跨电容多电平逆变器中的应用研究

研究了具有载波交叠特性的PWM方法在飞跨电容多电平逆变器中的应用。载波交叠PWM方法具有优化开关利用率，使得开关损耗平均化的特性。经过详细分析，推出在飞跨电容型多电平逆变器中载波交叠特性不能导致飞跨电容的电压平衡。为了应用载波交叠特性，该文提出一种能保证飞跨电容电压平衡的新型PWM方法，并通过实验证明新型PWM方法在三电平飞跨电容型逆变器中的有效性。     

一种新型的H桥级联型逆变器空间矢量控制方法

将三电平空间矢量调制方法与传统的移相式SPWM方法相结合并应用于级联型结构,提出了一种新型的多电平移相型空间矢量控制方法.提出的空间矢量控制方法在软件和硬件实现上大大简化,很容易扩展到任意电平数,可以与矢量控制、直接转矩控制等相结合应用于电机调速系统.并在3单元级联型逆变器实验装置上进行了验证.仿真和实验都证明了这种方法的正确性与可行性.     

直流电源PWM级联与多电平逆变器的技术改革

介绍了一种新型的直流电源PWM级联式多电平逆变器的基本工作原理和控制方法。     

混合不对称多电平高压变频器输出共模电压及抑制方法

在高压大功率变频器应用中,共模电压问题是必须考虑的因素,它将影响到系统的可靠性运行。多电平变频器输出共模电压的分析与抑制技术,近年来一直是研究的热点,但目前还没有文献对混合不对称多电平变频器的输出共模电压进行分析。因此对采用混合调制策略的混合不对称多电平变频器的输出共模电压进行了研究,分析了高低压单元对共模电压的不同影响。并在此基础上提出了部分共模电压抑制控制策略,可以有效地消除共模电压中的高频低压成份。最后通过仿真和试验验证了这种方法的可行性与正确性。     

一种新型的多电平逆变器空间矢量控制方法

基于传统的两电平逆变器空间电压矢量方法,提出了一种新型的多电平逆变器空间电压矢量实现方法,该方法将一相的逆变单元分为基本单元和调制单元两部分,相应地对参考电压也要进行分解处理。在一个脉宽调制(PWM)周期中,只对调制单元进行PWM控制,基本单元输出的电平不变。仿真研究表明该方法输出电压波形总畸变率较小,可用于单元串联多电平逆变器的控制。     

混合级联型多电平变频器拓扑结构研究

多电平电路在高压大功率领域的拓展受到其复杂电路拓扑的制约，因此近年来不断有新型多电平电路结构被提出。该文对已提出的级联型多电平电路结构进行深入分析，对其中最具实用价值的混合七电平级联型变频器在PWM控制方法和整流电路结构上作出改进，解决了直流侧电流倒灌和整流侧电流谐波抑制的问题。在此基础上提出了3-10kV电压等级的混合级联型多电平变频器拓扑结构，并给出了仿真和实验结果。该混合级联型变频器符合目前电力电子器件发展特点，对传统级联型变频器在结构上作出了优化。     

A Series-Connected Three-Level Inverter Topology for Medium-Voltage Squirrel-Cage Motor Drive Applications

The application of pulsewidth-modulated (PWM) voltages using two-level high-voltage inverters to a squirrel-cage induction motor (SQIM) can cause heating of rotor shaft, voltage spike across the motor terminals, etc. The increase in the number of steps of the motor voltage and hence decreasing the $dv/dt$ applied to the machine terminals can be a solution to this problem. The existing topologies that generate this multistep voltage include cascading of a number of single-phase inverters or use of higher order multilevel inverters. In this paper, a topology with series connection of three-phase three-level inverters is proposed, which addresses the problems of medium-voltage drives. The design of the inverter topology and its various PWM techniques are presented in this paper. This inverter topology and its control are verified on a 7.5-hp SQIM drive. Experimental results validate the steady-state and dynamic performances of the drive.