NPC三电平变换器中点电压控制方法综述

中点箝位型(NPC)三电平拓扑是目前最常用的一种高压大功率多电平拓扑。在NPC三电平变换器的控制中,中点电压波动问题是一个直接关系到系统安全性与输出性能的重要问题,需要妥善解决。目前存在许多种可以抑制NPC变换器中点电压波动的控制方法,这里针对NPC三电平变换器,对其中点电压波动进行了分类并分析了其产生原因。归纳总结了常见的NPC三电平变换器中点电压控制方法,尤其对中点电压的软件控制算法进行了细致的分类和对比分析。     

一种具有中点电位平衡能力的两级三电平逆变器

三电平逆变器开关管应力小,开关损耗低,输出谐波小,因而在大、中功率开关电源中有广泛的应用前景,但其存在着母线电容中点偏移的固有问题,而传统中点电位平衡算法在负载参数变化时存在着不可控区域。采用双输出三电平Boost变换器作为前级,可以在保证宽范围输入电压的同时,对母线电容中点电位进行平衡。分析了传统中点电位平衡算法在负载功率不平衡时的失效问题,在此基础上利用前级三电平Boost变换器解决逆变器的中点偏移问题,给出了变换器平衡母线电容中点电位的一种控制方法,并与传统算法的效果进行对比,最后进行了仿真和实验验证。实验结果证明该方法能够很好的解决负载功率不平衡时三电平逆变器直流母线电容的中点偏移问题。     

基于模糊控制的三电平逆变器中点电位平衡策略

中点电位平衡是设计三电平逆变器变频调速系统要考虑的问题,中点电位的不平衡增加了功率器件的电压应力,同时使逆变器输出谐波含量增大.首先由三电平逆变器的电路拓扑出发,建立三电平逆变器中点电位的数学模型,然后对中点电位失衡的原因进行了分析,在此基础上研究了一种基于模糊控制的中点电位平衡策略,通过检测直流侧电容电压的大小,把两电容电压的偏差与偏差的变化率作为模糊控制器的输入,根据中点电位不平衡程度,通过模糊规则实时调整输出正负小矢量的作用时间,从而达到中点电位的动态平衡.仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性.     

混合四电平电压源逆变器及其中点电位控制

针对传统多电平逆变器结构较复杂的缺点,提出了一种混合四电平三相三桥臂电压源逆变器的拓扑结构及其中点电位控制方法,该拓扑结构将直流侧三个分压电容的电压调整为1∶2∶1的比例,利用相与相之间的电压差来实现与传统五电平结构相同的输出线电压电平数。与传统NPC型五电平逆变器相比,该结构所需开关器件更少,具有更高的经济效益。针对拓扑结构提出的中点电位控制方法,能够实现直流侧电容电压的平衡。通过在给定条件下的MATLAB/Simulink仿真验证,仿真结果为中频逆变电源的开发研制提供了一定的参考依据。     

T型三电平逆变器中点电位平衡电路及控制

直流母线电压中点电位不平衡是T型三电平逆变器的拓扑结构造成的固有问题。这里从T型三电平逆变器的拓扑结构出发,分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)中大、中和小矢量对中点电位不平衡的影响,针对中点电位不平衡,在电源侧并联一个半桥模块且中点与母线中点串联电感的平衡电路,然后对平衡电路被控对象进行建模与分析,推导出中点电压平衡控制框图,通过对上、下电容进行充放电控制,控制中点电位达到平衡,最后,搭建了T型三电平逆变器实验平台,进行了仿真和实验验证,实验结果验证了所提平衡电路和控制的有效性和可行性。     

电压自平衡式不对称多电平逆变器对电机调速的研究

多电平逆变技术已广泛应用于高压大功率的场合.不对称6电平逆变器由于其结构简单且输出没有0电平而受到广泛的关注.而高压大功率多电平逆变电路的一个技术难点是中点电压的控制问题.该文提出了一种新型的单相不对称混合六电平逆变器拓扑结构.该结构是由两电平半桥单元和三电平半桥单元级联而成的,这种拓扑结构无需特殊的均压电路或复杂的电...     

T型三电平拓扑及其中点电位平衡控制策略

相比于传统的两电平拓扑,T型三电平拓扑具有电磁干扰低、效率高、输出谐波含量低等优点。本文对T型三电平变流器的拓扑结构进行了分析,研究了T型三电平拓扑的工作规律和控制方法,将空间矢量调制技术应用到T型三电平拓扑的控制中。针对T型三电平拓扑逆变器中点电位平衡控制难题进行了分析和研究,对其中一个电容的电荷量进行PI调节控制,使其电压始终维持在直流电源电压的一半,从而很好地控制了中点电压的波动。此外,该方法还可以有效地避免直流侧电容参数差异对中点电压的影响。仿真结果证明了本文方法的可行性和有效性。     

T型三电平逆变器中点电压平衡控制

针对T型三电平逆变器拓扑的中点电压不平衡的问题,提出了一种基于时间分配因子的调节方法来控制中点电压的平衡。分析了其输出电压和开关状态的对应关系及换流过程,研究了空间矢量脉冲调制(SVPWM)方法的调制原理和实现方式,通过调整正负小矢量的时间分配因子实现对中点电压的精确控制。最后在Matlab下建立以T型三电平逆变器拓扑的SVPWM的仿真模型,仿真结果证实了所提出的基于分配因子法的SVPWM是可行的,能有效地抑制中点电压的波动。     

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...     

T型逆变器馈电开绕组永磁同步电机SVM策略

这里提出了一种T型逆变器馈电开绕组永磁同步电机空间矢量脉宽调制(SVM)策略。该系统兼具了开绕组拓扑结构和T型三电平逆变器各自的优点。该方法基于参考电压矢量解耦的思想,将得到的五电平逆变器矢量图重新解耦成两个T型三电平逆变器独立控制,降低了控制复杂性,且能彻底消除共母线拓扑中的零序电压。提出了单个T型三电平逆变器的SVM控制策略,利用参考电压矢量相邻的3个分电压矢量进行电压合成,能够简单有效地保持中点电位平衡。通过实验验证了所提调制策略的有效性。     

具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器方案

提出了一种改进的具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器的拓扑结构,该逆变器可被应用于具有轻型高压直流传输线的近海风电系统中。第四飞跨电容辅助桥臂的引入可以解决三电平中点钳位逆变器固有的中点失衡(包括直流漂移和电压脉动)问题。首先,具体阐述了第四桥臂的工作原理,接着对三种电压闭环控制方案及其控制性能进行了分析和比较。最后,仿真和实验验证了所提出的控制方案的有效性。     

六相三电平并网逆变器及其控制方法

针对中性点钳位型三电平并网逆变器(NPC,Neutral Point Clamped Inverter)存在的中点电位不平衡问题,设计了一种六相三电平并网逆变器,并对其主电路结构和控制方法开展研究。首先,通过对主电路结构进行分析,阐述了六相三电平逆变器的工作原理,分析可知六相三电平逆变器不使用续流二极管和分压电容,从而避免了中点电位不平衡问题;其次,对六相三电平逆变器的控制方法进行研究,提出六相三电平逆变器的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)控制方法;进而,用MALTAB/Simulink软件对其进行仿真,并与NPC型并网逆变器进行对比分析;最后,通过1 k W的实物模型实验,验证了方案的可行性。     

基于DSP与CPLD的三电平NPC逆变器载波调制方法研究

介绍了三电平中点箝位型(NPC)逆变器的特点与控制策略,给出了基于DSP与CPLD数字控制平台的三电平中点箝位型逆变器的系统设计方案,重点分析了SPWM控制原理,并通过实验验证了SPWM调制方法的特点。     

Sliding mode approach applied to sensorless direct torque control of cage asynchronous motor via multi-level inverter

To improve the robustness and performance of the dynamic response of a cage asynchronous motor, a direct torque control (DTC) based on sliding mode control (SMC) is adopted to replace traditional proportional-integral (PI) and hysteresis comparators. The combination of the proposed strategy with sinusoidal pulse width modulation (SPWM) applied to a three-level neutral point clamped (NPC) inverter brings many advantages such as a reduction in harmonics, and precise and rapid tracking of the references. Simulations are performed for a three-level inverter with SM-DTC, a two-level inverter with SM-DTC and the three-level inverter with PI-DTC-SPWM. The results show that the SM-DTC method achieves better performance in terms of reference tracking, while adoption of the threelevel inverter topology can effectively reduce the ripples. Applying the SM-DTC to the three-level inverter presents the best solution for achieving efficient and robust control. In addition, the use of a sliding mode speed estimator eliminates the mechanical sensor and this increases the reliability of the system.     

Z源NPC三电平变换器恒功率并网控制策略研究

Z源中点钳位式(NPC)三电平变换器把逆变和升压两种环节结合在一起,结构简单、工作效率高,但是针对这种结构输出的无功功率研究较少。提出了一种Z源NPC三电平变换器的恒功率并网控制策略。首先对这种变换器的结构及原理进行分析;再把恒功率控制引入到这种变换器的并网控制中,并采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)实现了变换器的并网控制。MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了这种变换器能够提高电压升压比。该控制策略可使变换器输出的有功功率、无功功率稳定于设定值,且并网电流谐波较低。     

一种完全基于两电平空间矢量调制的三电平空间矢量调制算法

在研究两电平逆变器与三电平逆变器之间SVPWM本质的基础上,提出了一种基于两电平空间矢量的三电平空间矢量算法.三电平空间矢量控制中分区算法可由两电平矢量作用时间的计算结果获得,并且这两种逆变器的矢量作用时间可以通过一个线性矩阵转换.为了分析三电平逆变器的脉冲序列模式,按照矢量之间切换的可能性,提出了一种新的可用于描述矢量开关序列的分类标准.针对传统的和改进的作用序列进行逆变器输出谐波的评估.文中所提的各种理论与算法都可以非常容易地推广到更多电平的系统中.为了验证所提算法的正确性,进行了实验验证.     

多相高压无刷直流电动机调速系统研究

针对十二相永磁无刷电动机构建了基于三电平逆变器的调速系统.系统采用转速电流双闭环控制,设计了基于CAN(controller area network)总线技术的主从控制系统,实现四个逆变单元的协调控制,从而保证系统的稳定运行.提出了基于三电平逆变器供电的无刷直流电动机PWM(pulse width modulation)调制算法,该算法不仅较好的实现了电机的控制性能,同时还解决了三电平逆变器电容电压中点平衡问题.     

双馈电机基于双三电平空间矢量控制方法研究

采用AC/DC/AC拓扑结构,利用三电平PWM整流、逆变原理,构建了双馈电机控制变频器.采用简化的三电平SVPWM算法,外加中点电位控制,对整流和逆变进行仿真,仿真结果表明控制效果良好.同时,给出了双馈电机试验平台的整体硬件设计框图,实验证明了该方法对双馈电机控制的可行性.     

一种可抑制共模电压的H14三电平光伏逆变器

为了减小共模电压对光伏系统的不利影响,文中提出了一种新型的三相逆变器拓扑(H14拓扑)及其控制方法,阐明了H14逆变器的工作原理,分析了H14逆变器各运行模式下各开关状态对应的共模电压,设计了基于开关函数的H14逆变器控制方式,实现了共模电压的有效抑制.对H14逆变器的共模电压、相电流、中点电位、线电压进行了分析,实验...     

基于MATLAB／SIMULINK的异步电机三电平逆变器直接转矩控制系统仿真

详细描述了异步电机三电平逆变器直接转矩控制系统的建模和仿真,仿真结果证实了基于12个中长矢量法三电平逆变器直接转矩控制的优良控制性能。