单相五电平逆变器3次谐波自消除SHMPAM

为提升低开关频率单相五电平电压源型逆变器的输出电能质量,设计了一种改进的特定谐波缓解脉冲幅值调制(SHMPAM)策略.为单相五电平级联H桥逆变器的两个开关角建立了约束条件,从而推导出谐波幅值表达式,达到使3倍频谐波自消除的目标,同时还可以降低5次和7次谐波含量.利用一台单相五电平级联H桥逆变器样机开展了实验测试,结果表明新调制算法具有理想的3倍频谐波自消除能力,可作为单相多电平逆变器带线性和非线性负载的优化配置方案.     

基于MOPSO的三电平SHEPWM方法研究

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法具有功率器件开关损耗低、输出电压质量高、有效消除低次谐波等优点,在三电平逆变器的控制中得到广泛应用。这里在分析三电平SHEPWM方法原理的基础上,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解三电平SHEPWM开关角,将非线性方程组的求解转化为对特定目标的优化,无需给定开关角初始值;分析了该方法的谐波特性,包括未消除谐波幅值的变化规律和总谐波畸变率(THD)的变化规律。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,SHEPWM方法达到了消除特定低次谐波的目的。     

基于谐波注入法的级联型逆变器谐波消除研究

为了减小H桥级联多电平逆变器输出电压波形中的低次谐波含量,对通过控制各H桥开关角实现级联逆变器谐波消除的方法进行了深入研究。针对解方程组消除特定谐波中高次多变量方程组难于求解的问题,提出一种基于谐波注入法消除谐波的方法。其以等面积法和谐波注入为基础,利用该方法,不论多少阶梯电压波形,仅需解几个简单的方程和进行数次迭代就可以有效减小各次谐波。最后在五H桥级联型逆变器上进行仿真与实验研究,结果验证了本文所提方法的正确性。     

基于GA多电平逆变器SHEPWM控制技术

针对于传统数值算法在求解多电平逆变器特定次谐波消除脉宽调制(SHEWM)消谐模型时对开关角度初值依赖程度较高的问题,提出了采用遗传算法(GA)对多电平逆变器SHEPWM消谐进行求解的方法。该方法在无需初值的情况下,仅通过GA的优化计算即可得到满足各种消谐效果的开关角度解集。最后进行了仿真和实验验证,结果验证了该方法和所求取的开关角度解正确有效。     

级联多电平逆变器功率均衡控制策略研究

针对级联型多电平逆变器(CMI)特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)存在的功率均衡问题,提出了一种新型功率均衡控制策略。该策略利用CMI相电压冗余的特点,对消谐方程组中基波幅值方程表达式进行等效拆分,从而保证每相中各个串联H桥单元输出基波幅值相等且1/4周期对称的电压波形,实现各个串联H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。以两单元五电平级联逆变器为例,对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证。实验结果验证了该均衡策略的可行性。     

十一电平STATCOM的FFS-SHM控制方法研究

提高STATCOM装置的容量是STATCOM装置主电路设计所要面对和解决的问题。针对十一电平的大容量STATCOM逆变器,采用基频开关法投切电力开关器件,同时采用选定次谐波最小化方法消除低次谐波,可以使STATCOM的开关器件利用率提高,能量损耗小,谐波含量低。仿真实验验证了该方法的有效性和正确性。     

9电平高压级联逆变器及其电压移位脉宽调制技术

介绍了九电平级联H桥逆变器的拓扑结构及其常用的载波调制方式,即相角移位调制和电压移位调制。分析了电压移位调制技术,设计了多电平高压级联H桥逆变器。Matlab／Simulink仿真实验结果表明用电压移位脉宽调制技术设计的九电平级联H桥逆变器在较低的频率下谐波失真小、电压变化率低、在电力系统高压变频及柔性输配电系统等具有较高的实用价值。     

有源中点箝位型五电平逆变器SHE-MPC研究

针对大功率有源中点箝位五电平(5L-ANPC)逆变器的低次谐波和电容电压平衡问题,提出一种基于特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的模型预测控制(MPC)方法。首先,通过求解特定谐波消除(SHE)方程组得到全调制比下的所有开关角度,并设计目标函数选择其最优开关模式,实现SHE;然后,采用MPC方法,通过设计成本函数选择最佳开关状态,减小整体开关频率的同时实现电容电压和中点电位的平衡。硬件在环(HIL)实验结果验证了理论分析的正确性及控制策略的有效性。     

多电平大容量基波磁通补偿滤波器

将级联桥多电平逆变器拓扑结构应用于大容量基波磁通补偿(FMFC)有源电力滤波器(APF),分析了级联H桥拓扑及其工作机制,应用载波移相脉宽调制(CPS-SPWM)技术,通过调节变换器电压的幅值间接达到快速跟踪基波电流,实现基波补偿条件。仿真结果表明,与两电平拓扑结构滤波装置相比,该方法电流跟踪精度高,输出谐波含量少,使得串联变压器能够更好地对谐波呈现高阻抗;最后,搭建RT-Lab半实物实验平台,实验结果证明了将多电平级联H桥拓扑结构应用于大容量FMFC-APF的可行性。     

多电平级联H桥逆变器的模型预测控制策略

针对多电平级联H桥三相逆变器的控制性能提高问题,设计了一种新型的模型预测控制(model predictive control,MPC)策略。MPC控制器基于预测模型对系统未来状态进行预测,然后将计算得到使所设计成本函数最小化的开关矢量进行输出。不同于传统两电平逆变器,多电平级联H桥逆变器的数学模型较为复杂,包含有大量电压矢量,导致计算负担较重。为此,通过设置和选择有效电压矢量子集,显著减少了得到最优电压矢量所需的计算量,同时不影响控制性能。搭建了五电平和九电平三相级联H桥逆变器实验平台开展了相关实验,实验结果验证了新型MPC控制器具有较优的控制性能。     

基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制算法

以三电平中性点钳位型(NPC)逆变器为对象,提出基于特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的中点电位平衡控制算法。首先介绍空间矢量脉宽调制中点电位平衡原理与SHEPWM开关角求解模型,然后分析三相SHEPWM波形在不同调制度下对应的开关矢量序列和作用角度,基于此设计了三种冗余矢量调整方案,最后通过检测负载电流与中点电位,由中点电位滞环控制器和控制逻辑组合作用,直接对三相脉宽调制信号进行在线调整,实现中点电位平衡。实验结果表明:不同的矢量调整方案具有不同的中点电位平衡速度、平均开关频率等,但均不影响线电压的谐波消除能力;采用中点电位三级滞环控制器可兼顾中点电位平衡、波形对称、共模电压幅值,且不增加器件开关次数。     

一种柔性倒闸调节器的控制方法

针对电力系统中操作复杂、效率低下和存在安全隐患等倒闸操作问题,设计出一种带负荷的电力系统柔性倒闸调节器。该装置主要是调节两个独立分列运行的配电母线电压,使两母线间产生逐渐变化的潮流,最终实现两母线电压趋向相等实现并列运行。设计了柔性倒闸装置的数学模型及拓扑结构,运用abc-dq变换进行前馈解耦的电流内环控制和PI调节的电压外环控制。通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的快速性及准确性,能够保证用户用电可靠性及提高倒闸操作效率。     

基于Walsh变换的特定谐波消除脉宽调制技术在动态电压恢复器中的应用

基于Walsh变换的特定消谐PWM(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)方法把其对应的Fourier域内的超越非线性方程转化为线性代数方程,在合适的初始条件下,能得到基波幅值和开关角的分段线性关系,从而可实现在线调压和谐波抑制,特别适用于动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)逆变器的控制。本文介绍了Walsh函数,分析了Walsh域SHE线性方程的建立和求解过程,提出了以质心PWM技术产生初始开关角分布模式的方法,有效提高了计算效率,并且针对SHEPWM脉冲的谐波分布特点,给出了逆变器的滤波器设计原则和方法。在200 kVA 级DVR上的实验结果表明,逆变器在整个电压范围内能有效抑制各次谐波并有良好的动态特性,证实了该方法的可行性和有效性。     

基于差分进化算法的逆变器SHEPWM方法的研究

针对两电平特定谐波消除(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation, SHEPWM)非线性方程组的求解,提出采用差分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE)对两电平逆变器消谐模型的非线性超越方程组求解的方法。DE求解SHEPWM方程组克服了数值方法需要初值的不足。给出调制度0～1.15下的开关角轨迹,和遗传算法求解进行对比,得出DE求解具有更高的精度。为验证差分进化算法求解的正确性和可行性,用Matlab/Simulink进行仿真研究,并以DSP(TMS320F28335)为核心搭建了两电平逆变器进行实验。仿真和实验结果证明了差分进化算法求解的正确性和可行性。     

非线性负载下的多变流器谐波电压补偿控制策略

多变流器在接入非线性负载的情况下会引起电压畸变。为解决此问题,提出一种谐波电压补偿的综合控制策略。首先,采用虚拟同步发电机控制策略模拟同步发电机的外特性,使逆变器具有惯性和阻尼特性。其次,通过级联广义积分器构建谐波分离网络来提取相应的基波和谐波电流分量。紧接着结合虚拟阻抗构建基波处的感性虚拟阻抗去改善功率均分,以谐波处的阻容性可变虚拟阻抗去改变系统的输出阻抗来补偿相应的谐波电压。然后,在虚拟同步发电机的基础上采用多谐振电压控制器对输出电压的谐波进行抑制。最后,对所提的综合控制策略进行仿真研究,结果验证了所提策略在谐波电压补偿方面的正确性。     

六相整流发电机接地方式对船舶中压电力系统谐波影响

为抑制因单相接地故障而引起的船舶中压电力系统非特征谐波,以六相整流发电机为例,研究了其中性点接地方式对谐波的影响。首先,运用开关函数和对称分量法,分别得出正常运行时直流电压特征谐波以及故障下非特征谐波计算方法,再利用直流电压推导出了交流故障电流的谐波表达式。其次,分析了非故障绕组零序回路,运用功率平衡原则,得到接地电阻与非故障绕组零序电压的关系,分析出接地方式对谐波的影响。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真平台和实验验证了所得到的结论,为船舶中压直流电力系统接地方式的选取提供了参考和依据。     

基于晶闸管的分段式快速调压模型的设计

针对机械式有载调压和电力电子式自动调压装置结构复杂、切换过程冗长和响应速度慢等问题,提出基于晶闸管的分段式快速调压模型。该模型去除冗杂的过渡电路,精简调压结构;在保证无短暂的电压电流中断的情况下,配合高频全控型双向晶闸管的特性,采用快速切换和增加分段绕组的方式限制过渡环流,简化调压流程;实现在任意时刻进行切换,突破过零切换理论的限制。以理论推导确定环路电流的影响因素,根据仿真实验以及结果分析得出合理的影响参数值。通过Matlab对10 kV/0.4 kV、400 kVA的变压器进行了最终参数的仿真,实验证明了分段式模型的可行性、可靠性以及快速性。     

谐波消除式逆变器的一种实现方法和直流母线电压的选择

谐波消除式PWM方法 (SHEPWM) ,可在较低开关频率下 ,产生不含特定次数谐波的电压波形 ,从而减小了电流和转矩波动。因其开关次数少 ,效率高 ,多在高压大功率设备上采用。但是在线计算比较困难。本文在谐波消除原理的基础上 ,提出了开关频率较低的谐波消除式逆变器离线计算和在线实现的方法 ;提出了基波电压有效值比值最大下直流母线电压的计算方法。     

基于主电路级联的最优PWM开关角的在线计算

针对PWM逆变器特定消谐(SHE)技术中开关角求解难度大的问题,利用Matlab曲线拟合技术可在线计算开关角的值.为了满足高压大功率应用领域的需要和实现波形的多重移相叠加,主电路采用级联多电平逆变器.主要研究了三相逆变器开关角初值计算规律和求解方法,给出了三相多电平逆变器消谐PWM模型及求解结果,实现了SHE技术的实时...     

一种适用于多样化补偿的谐波检测方案

基于ip-iq法谐波检测及其改进方法的原理和特点建立一种适用于多样化补偿的谐波检测方案,其包括特定次谐波补偿模式和全补偿模式。全补偿模式检测结果在动态中含有较大的基波分量,因而较慢的动态响应不利于装置控制,但通过提高低通滤波器截止频率而提升其动态响应会降低稳态检测精度。针对该问题建立一种改进的全补偿模式。改进的全补偿模式由低次谐波的特定提取和基波正序分量提取复合而成,使基波正序分量提取采用较高截止频率的低通滤波器也可以获得较好的低次谐波稳态检测精度,分析低次谐波特定提取和基波正序分量提取两个环节对改进的全补偿模式动态特性的影响。仿真研究表明改进的全补偿模式具有快速的动态响应和更好的稳态检测精度。