基于SPWM的多电平级联型变流器的应用综述

在现有的多电平变流器中,级联型变流器以其结构简单、控制方式简便的优点在高压、大容量的工业领域得到越来越广泛的应用.本文对其基本的拓扑结构、控制策略、以及研究现状进行了讨论.并提出一种在中、高电压电能质量综合治理领域运用级联型多电平变流器的构想.     

错时采样空间矢量调制的级联型多电平变流器及其在并联有源电力滤波器中的应用

介绍了错时采样空间矢量调制的基本原理,讨论了组合变流器与级联型多电平变流器的等价关系,提出了错时采样空间矢量调制在级联型多电平变流器中的实现方法,并进行了实验验证.给出了基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联电力有源滤波器的拓扑结构,设计了其交、直流控制系统,并以仿真和实验结果加以验证.仿真和实验结果表明,基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联有源滤波器可以在较低的开关频率下准确、有效地补偿负载谐波和无功功率.     

CPS—SPWM调制方法在H桥多电平变流器中的应用

H桥多电平变流器在众多多电平变流器拓扑中具有器件需求量最少、易于模块化、数字化、易于采用软开关技术等优点。详细讨论了H桥多电平变流器的几种基本结构和用载波相移正弦波脉宽调制(CPS-SPWM)策略实现多电平的方法。并以TMS320LF2407 DSP为硬件平台，控制级联3-H桥，实验验证了级联型H桥变流器和CPS-SPWM结合的巨大优势。     

基于级联型错时采样空间矢量调制多电平变流器的APF研究

该文提出并分析了错时采样空间矢量调制(STS—SVM)技术的工作原理及其在级联型多电平变流器上的实现方法。实现的多电平变流器结合了STS—SVM和级联型多电平变流器两者的优点，使用元件数目少、直流侧均压容易实现、易于模块化设计和调试，实验结果验证了理论分析的正确性。最后通过仿真研究了级联型STS-SVM多电平变流器在有源电力滤波器中的应用特点。     

基于新型CPS-SPWM的三相级联型多电平变流器

级联型多电平变流器常用的开关调制技术是载波相移正弦波脉宽调制(CPS-SPWM)技术,该技术需要大量的PWM发生器,在数字化实现过程中遇到了很大阻碍.因此,将单极性SPWM技术引入级联型多电平变流器中,提出了新型CPS-SPWM技术,比传统调制技术可以节省一半的PWM发生器,对级联型多电平变流器的数字化实现有重要的理论...     

基于载波相移级联多电平APF的研究

研究了基于载波相移技术的级联多电平变流器在有源电力滤波器(APF)中的应用问题,详细分析了级联型多电平变流器的工作原理,设计了基于DSP+CPLD载波相移的H桥级联多电平APF系统。仿真和实验结果表明,该系统能实现较高的等效开关频率,低压开关器件级联实现高压输出,具有结构简单、动态响应速度快、补偿性能好等优点。     

载波相移SPWM级联H型变流器及其在有源电力滤波器中的应用

提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合。这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,具有结构简单、传输频带宽、动态响应好等优点。文中将这种变流器用在有源电力滤波器这样大功率场合,在并联有源电力滤波器系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势可以得到充分的发挥;而载波相移PWM技术良好的谐波传输特性也可以得到良好的利用。仿真和实验结果表明基于CPS-SPWM技术级联 H桥型多电平变流器的SAPF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,具有良好的工业应用前景。     

基于CO-SFO-PWM级联型多电平逆变器的研究

选取级联型多电平拓扑作为中高压变流器的拓扑结构,对多电平逆变电路及其PWM技术进行了研究,并对级联型9电平逆变器的工作原理进行了分析.采用新型CO-SFO-PWM技术进行级联型9电平逆变器实验,实验结果表明该新型PWM技术不仅在低调制度下可明显改善输出波形,而且在高调制度下同样可获得较低的THD的输出波形,并且提高了直...     

CPS-SPWM技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法

CPS-SPWM技术是多重化技术和SPWM技术的有机结合。该技术能够在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率,而不是简单地将谐波向高次推移,因而具有良好的谐波特性。具有独立电源的级联H桥多电平变流器具有每个H桥单元结构相同、所用元器件数少、易于实现电路的模块化设计和封装等一系列优点,因而在无功补偿和有源电力滤波器等领域有广泛的应用前景。重点提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合,同时具备二者的优点,在大功率变流器领域具有很好的应用前景。     

相移SPWM多电平变流器有源滤波器的仿真

通过仿真研究了级联型CPS—SPWM多电平变流器在电力有源滤波器中的应用问题。在并联有源滤波器的应用系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势得到了充分的发挥;而CPS—SPWM技术良好的谐波传输特性也得到了良好的利用。     

H桥级联型多电平高压变频器的断路故障分析

H桥级联型多电平高压变频器具有良好的技术发展前景。介绍了它的工作原理,从理论上分析了在两种工况下出现断路故障后变频器的运行状态,最后利用PSIM软件仿真验证了理论分析的正确性。从而为采取相应的保护措施提供了可能性,对于高压变频器的产品研发也具有一定的指导意义。     

级联H桥五电平变流器工况分析与验证

以单相两功率单元级联为例,阐述了级联H桥五电平变流器的拓扑结构和载波相移SPWM(CPS-SPWM)调制策略.从该变流器的运行工况着手,给出了这种变流器在CPS-SPWM调制方法下的工作原理,并从数学角度推导了变流器开关切换、输出电压、电流流向以及均衡电压等情况,理论推导表明CPS-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.同时对五电平变流器的运行工况进行了详尽的分析,推导出了五电平变流器的数学模型,并进行了仿真和实验验证.基于DSP与FPGA,研制了多路PWM脉冲发生器,既简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,又可保证整个系统功率元件驱动信号的同步.实验结果表明,这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,运行工况稳定,在高压、大功率场合有一定的工程应用前景.     

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。     

一种新型的无变压器级联型多电平变换器拓扑

H桥级联多电平逆变器在高压大容量变频调速领域得到了广泛的应用,其最大的不足之处是必须使用庞大、复杂而昂贵的多绕组移相隔离变压器。为了省去传统H桥级联多电平变换器中的多绕组移相变压器,提出了一种新型的无变压器级联型多电平变换器拓扑结构。该拓扑由通用拓扑结构派生而来,全部由基本单元级联而成,不需要大量独立直流电源,省去了多绕组移相隔离变压器,具有模块性强、结构简单、易于扩展等优点。和现有的主要多电平拓扑结构相比,随着电平数的增多,使用元件较少,更适合于五电平及以上多电平使用。以五电平拓扑为例进行了研究,分析了其工作原理和悬浮电容电压平衡控制方法,仿真和实验结果验证了其可行性。     

一种新型自均压二极管钳位级联有源滤波器

提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三相结构,提出了二极管钳位多电平有源滤波器(APF)拓扑及其控制方法。搭建了7电平二极管钳位多电平APF仿真模型和实验样机。实验结果表明,该拓扑自均压控制和谐波补偿效果良好,控制算法简易、可行。     

基于级联H桥变频器的极相调制感应电机驱动系统

高压电机配用高压变频器具有较大的节能性和高效性,已有广泛应用。级联H桥多电平变频器采用模块化设计理念,通过多个相同的低压变换单元级联起来实现高压及大功率的功能,且变频器输出电流谐波较小。极相调制感应电机可以将传统三相电机的控制方法和极相调制模式结合起来,使电机转矩和转速范围得到扩展。为此介绍一种级联H桥多电平变频器拖动极相调制感应电机变频起动和调速,该电机的定子绕组可配置为9相4极和3相12极。通过仿真验证了级联H桥多电平变频器能够满足极相调制感应电机的变频调速性能和极相调制矢量控制性能,可为新能源发电、船舶推进、工业传动等高压大功率领域提供技术保障。     

三相线电压级联多电平变换器原理及仿真研究

级联多电平变换器以其良好的性能在电力电子变换领域有着广泛的应用,但目前仅有单相串联结构,不易直接应用与三相系统。为研究三相线电压级联多电平变换器,结合单元串联多电平变换器原理,提出了一种三相线电压级联多电平变换器的拓扑结构及其相应的控制方法,并进行了仿真研究。结果表明,这种模块化的结构构具有提升电压等级、降低总谐波次数THD的功能,与单元串联多电平变换器相比,能够节省开关管个数及独立直流电源个数,适合在高压大功率场合使用。     

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。     

多电平变换器补偿不平衡负载的应用分析

为了准确分析级联H桥星型接法变换器、级联H桥角型接法变换器和模块化多电平变换器在电网故障情况补偿不平衡负载的能力,根据功率平衡原理分别建立了这三种多电平变换器的数学模型进行对比分析,并得出结论:基于级联H桥星型接法的STATCOM不适合补偿不平衡负载。基于级联H桥角型接法变换器的STATCOM在电网电压正常时能很好地补偿不平衡负载,但是当电网电压发生故障时补偿不平衡负载的性能迅速降低。基于模块化多电平变换器的STATCOM无论是在电网电压正常还是故障不对称的情况下都能很好地补偿无功电流和负序电流。最后,基于Matlab/Simulink仿真结果表明了理论分析的正确性和有效性。     

A multilevel inverter based on cascade connection of submultilevel units with reduced switch count

In this paper, a multilevel inverter based on cascade connection of new submultilevel inverters is presented. The suggested submultilevel inverter is constructed using series connection of basic switching units. The proposed multilevel inverter uses fewer power switches in comparison with some similar topologies which results in reduction of switch gate drivers and also converter size and cost. The proposed multilevel inverter can be implemented in both symmetric and asymmetric configurations. The multilevel inverter configuration and operation principle are described in detail, and then, design methods of symmetric and asymmetric configurations are given. Determination of the optimal number of basic units and cascaded submultilevel inverters regarding criteria such as number of switches and total blocking voltage (TBV) of switches is studied. Power losses of the proposed multilevel inverter are calculated, and then, its symmetric and asymmetric configurations are compared with each other and also with similar cascaded multilevel inverters in various items. The validity of the suggested cascaded multilevel inverter is verified using both computer simulations and laboratory prototype implementation.