多电平逆变器半周期对称SHEPWM方法

和多电平逆变器1/4周期对称SHEPWM问题相比,半周期对称SHEPWM问题具有无穷多组解;和一个周期内无波形对称特点的SHEPWM问题相比,半周期对称SHEPWM非线性方程组求解的计算量、计算时间和内存需求量均远小于前者,非常具有研究价值和应用前景。为此,以五电平逆变器为例,详细研究了多电平逆变器半周期对称SHEPWM非线性方程组的建立与求解方法,以M=0.75、半周期内20个开关切换点为例,用数字仿真和物理实验的方法对研究结果进行了验证。仿真与实验结果一致,证明了所提方法和所求数值解是正确有效的。     

基于SHEPWM的三电平并网逆变器控制研究

大功率三电平并网逆变器开关损耗大、开关频率低,采用常规调制策略存在谐波较大的缺点。针对这一问题,研究了基于特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的三电平并网逆变器控制及其滤波器优化。分析了SHEPWM的消谐原理、求解方法;研究了基于SHEPWM的闭环控制策略,进行了控制系统分析;针对SHEPWM未消除的谐波幅值较大的缺点,对LCL滤波器进行改进;并计算SHEPWM开关角的三组解,分析对比改进滤波器条件下三组解的谐波分布选择最优解,进一步提升了并网电流质量;最后进行了实验验证。     

三电平逆变器SHEPWM非线性方程组的求解

初值对三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination PWM, SHEPWM)非线性方程组求解过程收敛与否和收敛速度都至关重要。为了提高非线性方程组的求解速度,提出了一种以冲量相等、重心重合为原则的求取非线性方程组初值的方法,使得每一个M下取得的初值往往可以保证大多数M(以0.01为分辨率)值对应的非线性方程组收敛,而且显著加快了迭代的收敛速度。对采用所提方法求得的初值不能收敛的M值对应的方程组求解,采取了以其相邻的M值对应的数值解为初值的有效方法,结合这两种初值方法。以11个开关切换点为例,以0.01为调制度M的分辨率,对M从1.15到0.01范围内的每一点上的非线性方程组,采用Matlab6.5中提供的基于牛顿迭代法的fsolve函数,分别求解,并给出至少一个可以实现的数值解。讨论了三电平逆变器SHEPWM问题的多解现象和简单的优化原则。建立了二极管箝位三电平逆变器实验电路模型,对所求SHEPWM的解抽样进行实验,实验证明了所求解能够实现基波控制目标并消除选定的低频次谐波,证明该文提出的方法是有效的。     

要媒速览

三电平逆变器SHEPWM多组解特性比较及实验张永昌赵争鸣张颖超/清华大学电机系研究了应用于三电平NPC逆变器的特定消谐(Selective Harmonic Eliminated PWM,SHEPWM)技术。传统SHE均假设波形1/4周期对称,这有助于减小方程组的维数,但同时也减少了可行解的空间,而消除低次谐波并不严格要求波形1/4周期对称。针对     

适用于三电平逆变器的特定谐波消除脉宽调制方法

特定谐波消除脉宽调制方法SHEPWM近来受到人们的普遍关注，其通过开关时刻的优化选择，消除选定的低次谐波，具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等一系列显著优点。本文首先针对1/4周期对称的脉宽调制波形，研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法，提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法，使得求解非线性方程组的速度明显加快；根据非线性方程组的数值解，用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究；用小功率MOSFET管构成二极管箝位三电平逆变器实验电路模型，以双DSP中压变频控制平台为控制器，对三电平SHEPWM方法进行实验研究。仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点。     

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的仿真研究

研究了多电平SHEPWM技术，针对1/4周期对称的多电平PWM波或阶梯波形，给出了根据波形直接确定傅立叶系数和多电平SHEPWM非线性方程组的方法；采用三角载波SPWM方法确定非线性方程组的初值，保证和加速了非线性方程组迭代过程的收敛；以五电平为例，对多电平逆变器的SHEPWM方法，用POWERSIM专用仿真软件进行了仿真研究，结果证明：多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程简单，易于收敛；根据非线性方程组求得的最终波形不受参考波形限制，能够根据调制比的变化而自动调整；当调制比小于一定值时，线电压所包含的电平数也会有所下降，以满足调制比变化和谐波消除的要求；直流母线电压利用率高；谐波消除效果非常理想，输出波形质量高，是多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

三电平逆变器SHEPWM方法及其应用研究

特定谐波消除SHEPWM,通过开关时刻的优化选择,消除选定的低频次谐波,具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等显著优点,所以受到人们的普遍关注.首先针对1/4周期对称的脉宽调制波形,以频率50Hz为例研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法,提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法,使得求解非线性方程组的速度明显加快;根据非线性方程组的数值解,用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究;用小功率MOSFET管构成二极管钳位三电平逆变器实验电路模型,以双DSP中压变频控制平台为控制器,对三电平SHEPWM方法进行实验研究.仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点.     

三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的研究

特定谐波消除SHEPWM，通过开关时刻的优化选择，消除选定的低频次谐波，具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等一系列显著优点，所以受到人们的普遍关注。该文首先针对1／4周期对称的脉宽调制波形，研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法，提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法，使得求解非线性方程组的速度明显加快；根据非线性方程组的数值解，用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究；用小功率MOSFET管构成二极管箝位三电平逆变器实验电路模型，以双DSP中压变频控制平台为控制器，对三电平SHEPWM方法进行实验研究。仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点。     

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的初值问题研究

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法，通过开关时刻的优化选择，消除选定的低频次谐波，具有波形质量、效率、直流电压利用率都高、直流侧滤波器尺寸小等一系列优点，所以受到人们的普遍关注。该文提出一种基于面积相等和注入零序谐波相结合的非线性方程组的初值求取的方法，简化了多电平逆变器SHEPWM非线性方程组初值的求取方法，显著提高了初值的有效性，根据一个调制度数值和谐波消除目标确定的初值，往往适用于同样谐波消除目标下、调制度在该值附近的一个范围内的所有SHEPWM非线性方程组，并且较大加快了求解非线性方程组的迭代过程的收敛速度；以五电平电压源逆变器为例，采用电力电子专用仿真软件POWERSIM6，对非线性方程组的数值解进行了仿真研究，结果证实了所提初值求取方法的有效性和实用性。 关键词：；特定谐波消除脉宽调制；非线性方程组；初值     

五电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法

为了提高非线性方程组的求解速度,提出了一种基于"冲量相等、重心重合"原则和直接数值计算的非线性方程组初值求取方法.以12个开关切换点为例,主要研究了五电平逆变器SHEPWM非线性方程组在调制比从1.15到0.01的全范围变化时的求解方法,对每一个M值给出了至少一组数值解.求解过程证明所提初值方法是有效的.论文讨论了随着M值从大到小变化,SHEPWM问题的解及其代表的波形的变化趋势.对选取的典型数值解进行了仿真和实验研究,结果证明所得数值解能够实现基波控制目标并有效消除选定的低频次谐波.     

一种非对称结构新型多电平逆变器及其控制策略

将电力电子基本单元这一概念加以推广,提出了一种新型非对称全桥电路拓扑;详细分析了这种多电平逆变器(Multi-level Inverter,简称MLI)的工作原理和换流模式.根据新型拓扑的特点,提出了具有针对性的SHEPWM控制算法;给出了预期的波形.进一步对单相和三相逆变电路的系统进行了仿真;验证了特定谐波消除的正确性,并证明了单相m电平逆变器组合成三相后,线电压总共有2m-1个电平这一理论.     

Multilevel selective harmonic elimination PWM technique inseries-connected voltage inverters

Selective harmonic elimination pulsewidth modulation (SHEPWM) method is systematically applied for the first time to multilevel series-connected voltage-source PWM inverters. The method is implemented based on optimization techniques. The optimization starting point is obtained using a phase-shift harmonic suppression approach. Another less computationally demanding harmonic suppression technique, called a mirror surplus harmonic method, is proposed for double-cell (five-level) inverters. Theoretical results of both methods are verified by experiments and simulations for a double-cell inverter. Simulation results for a five-cell (11-level) inverter are also presented for the multilevel SHEPWM method     

Multiple single-phase PWM inverter by means of combination control

A new multilevel inverter with simple circuit configuration and control is proposed here. The inverter is composed of a series connection of individual single-phase inverters. The number of the output voltage levels depends on the number of the individual inverters in series and their output voltage level. The switching devices in the new circuit configuration can be reduced by using a common switching-leg for the individual inverters. In this inverter circuit, the number of the levels is equal to 2^m-1 or 2^m where m is the number of switching-legs used. In the paper, a 15 level inverter using four switching legs (m = 4) is introduced. If the number of voltage levels is increased, smoother sinusoidal waveforms can be obtained directly and it is possible to control the output voltage almost continuously from zero to maximum without generating high-voltage step changes as pulsewidth modulation techniques. The control principle, the circuit configuration and the characteristics of the output voltage control are discussed. The feasibility of the circuit is demonstrated by simulation and experimental results.     

A new structure of single-phase two-stage hybrid transformerless multilevel PV inverter

Transformerless inverters are becoming popular for grid-connected photovoltaic applications due to their simplicity, reduced size, weight, cost, and higher efficiency. In this paper, a two-stage hybrid transformerless multilevel inverter (MLI) for single-phase grid-connected photovoltaic power generation system (PVPGS) is presented. The proposed topology comprises a multilevel boost converter (MLBC) and a symmetrical hybrid MLI. MLBC combines the boosting and switched capacitor voltage functions to produce self-balanced multiple voltage levels. The proposed MLI is derived from a combination of bidirectional switches, a half bridge, and a diode-clamped branch, which can produce only two variations in the total common mode voltage and is capable of suppressing leakage current as per DIN VDE 0126-1-1 grid standards. It offers the advantages of scalability, reactive power capability, reduced total harmonic distortion, and filter size. The proposed hybrid transformerless seven-level inverter is simulated in MATLAB, and experimental setup is built to validate the effectiveness of the proposed configuration. Finally, a comprehensive comparison is made with other seven-level inverter topologies.     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术，针对1／4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1．158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

基于随机牛顿法(SNM)的级联多电平逆变器特定谐波消除

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术,通过计算最优的开关角度,在保证期望基波电压输出的同时有效消除选定的低次谐波,具有开关频率低、波形质量高等一系列优点。为了提高SHEPWM非线性方程组的求解可靠性和快速性,提出了将粒子群优化算法(PSO)与牛顿迭代法相结合的随机牛顿法(SNM),通过Matlab编程求解SHEPWM非线性方程组验证了SNM求解的可靠性和快速性。最后通过搭建单相7电平级联H桥逆变器和三相D型接线11电平级联H桥逆变器仿真实验系统,验证了SNM求解的开关角度能够实现基波控制目标并有效消除选定的低次谐波。     

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...