混合钳位型四电平和五电平逆变器拓扑结构和控制策略

为了提高传统二极管钳位和飞跨电容多电平变换器的电平数并减少钳位器件的数量,同时避免五电平有源中点钳位拓扑中开关器件的直接串联,提出一种混合钳位四电平逆变器拓扑及其扩展五电平拓扑结构。为实现悬浮电容和母线中点电压的平衡控制,提出一种改进的载波移相PWM策略,通过微调PWM脉冲占空比实现悬浮电容和母线中间电容的平衡控制。在此基础上为实现上、下母线电容电压的平衡控制,提出一种基于最优零序电压注入的平衡控制策略。研制了一台实验样机并通过实验验证了该拓扑及控制策略的有效性和可行性。     

电压不平衡下三相4开关有源电力滤波器电流参考值

三相4开关并联型的有源电力滤波器(APF)拓扑简单,开关损耗小、经济效益高,但控制性能易受到电压不平衡的影响,特别是直流母线中点电压不平衡和电网电压不平衡。为抑制该影响,对第1种不平衡情况,通过三相4开关并联型APF建模,推导出直流母线中点电压不平衡对三相4开关逆变器输出特性影响机理,它的存在将影响三相输出对称性,为此提出了一种电容电压差值前馈控制方法,可有效抑制直流母线中点电压不平衡带来的影响;针对电网电压跌落引起的不平衡和短时故障等现象,从APF补偿目标出发,在矢量分析的基础上,提出了一种基于线电压合成的电流参考值生成策略,具有使用传感器少、适合多种不平衡情况的优点。仿真和实验验证了方法的可行性。     

基于星型接法的链式无功功率调节系统的研究

三相链式功率调节系统可用于电网的瞬态无功调节。该系统由多个独立的H桥单元串联组成,由于各H桥单元损耗以及直流母线上电容参数不同,将引起系统各个直流母线电压不平衡,从而影响系统的可靠运行。本文提出了一种具有软充电功能的拓扑结构,针对三相直流母线电压不平衡的问题,采用了一种基于负序电压注入的平衡三相直流母线电压的方法。论文说明了控制方法的原理,推导了主要的实现步骤。物理实验证明了系统控制方法的有效性。     

基于零序电压注入的五电平有源中点钳位型逆变器多目标优化控制策略

针对五电平有源中点钳位型逆变器的母线中点电压平衡、开关频率优化以及共模电压抑制等多目标优化问题展开研究,本文提出了一种基于零序电压注入的方法控制母线中点电压平衡,通过计算所有关键零序电压对应的中点电流,并从中选择最优的关键零序电压来产生所需的目标中点电流,从而使母线中点电压波动最小。在此基础上进一步限制注入的零序电压的取值范围,可使得串联双管工作在基频,同时限制共模电压的幅值不超过母线电压的1/4。实验结果表明了该控制策略的有效性。     

三相七电平H桥换相有源钳位变流器

可用于中压系统的少元件型多电平变流器具有广阔的应用前景,通过将半桥单元嵌入传统的三相H桥三电平变流器的直流母线,演绎了一种新颖的三相七电平变流器拓扑,该少元件型有源中点钳位多电平拓扑利用H桥的开关网络实现换相和电平倍增,获得了对称结构,规避了中点电压偏移问题,并拥有足够的冗余模态,便于实现直流母线电容的均压控制。详细分析了其工作原理,深入揭示了该拓扑的结构特点,设计了两层复合均压控制策略,并给出了一种新型的基于目标波—状态矢量函数的多电平脉宽调制(PWM)算法,用于新拓扑的驱动脉冲的生成。最后,建立了3.3kV/5 MW并网变流器MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果验证了工作原理、调制算法、均压控制策略的正确性。     

一种单相无隔离变压器UPQC的控制策略研究

本文针对直流母线中点接入交流电网的单相半桥结构无隔离变压器统一电能质量调节器(UPQC)拓扑,分析了其系统功率流动和直流母线工频纹波产生机理,提出了一种改进的串并联协同控制策略。通过解耦控制,使得该拓扑串联侧补偿电压暂降,并联侧补偿电流谐波同时抑制直流母线电压工频脉动。并给出了该拓扑直流母线电容设计选型依据。最后通过仿真和实验,验证了所提设计和控制策略的有效性。     

基于滑模控制的TPESFTI驱动DFIG系统FCS-MPC

针对双馈异步风力发电机(DFIG)系统中机侧PNC型三电平逆变器的某桥臂发生故障时,提出了一种三相八开关容错逆变器(TPESFTI)控制策略,并给出了其拓扑结构和输出电压模型;考虑TPESFTI中母线电压分压不均衡等问题,研究分析直流侧电容电压不平衡的原因,给出了其相应的不平衡电压动态模型,并利用有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)中目标函数的非线性约束项来抑制母线电容分压不均衡对系统的不利影响;同时为了提高FCS-MPC策略的性能,提出了基于滑模控制的FCS-MPC策略。仿真结果表明,该方法不仅能够确保DFIG系统稳定运行,并且能对母线电容电压不平衡进行有效抑制,同时具有良好的动态性能和较强的抗负载能力,进一步验证该控制策略的可靠性和有效性。     

基于共中线拓扑的开绕组异步电机控制策略研究

为使开绕组拓扑结构同时具备独立母线开绕组拓扑的灵活性和共母线开绕组拓扑在电磁干扰和容错方面的优势,采用一种共中线双逆变器变流结构实现开绕组异步电机的控制。为探讨这一拓扑的控制策略,将一台逆变器与直流电源相连,而另一台逆变器仅由电容支撑。以此为基础对两逆变器的功率分配、电容电压控制、零序电流及中点电位平衡控制等核心问题进行了研究,并通过实验对所设计的控制策略进行验证。     

一种新型五电平逆变器电容电压平衡策略研究

以一种新型有源中点筘位型五电平逆变器拓扑为研究对象,分析了其工作原理,重点研究了其开关状态对母线中点电压和悬浮电容电压的影响。在此基础上提出一种最优开关组合控制策略,基于最优函数的思想选择合适的冗余开关状态组合实现电容电压的平衡控制。仿真和实验验证了所提出的平衡控制策略的有效性。所提平衡思想与控制策略可广泛应用于各种有源中点箝位型拓扑,具有较强的推广性与实用性。     

基于Matlab／Simulink的三相逆变器控制策略的仿真研究

本文对三相四桥臂逆变器系统的主电路拓扑结构及控制策略等问题进行了理论分析和计算机仿真实验研究。分析了三相逆变器的中点电压同逆变桥开关状态相对应这一特性,提出了一种基于SVM的控制四桥臂三相逆变器控制方案,该控制方案易于实现带不平衡负载、非线性负载。仿真结果证明该控制方案是可行的。     

混合式三电平中点电位平衡控制策略EI北大核心CSCD

三电平拓扑结构相对于两电平在性能上有很多优势,但是也存在中点电位不平衡这一固有问题。基于简化的三电平空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM),提出一种混合式的三电平中点平衡控制策略。该控制策略在低调制度下,根据中点电压偏移情况,结合三相电流,明确重叠区域的扇区选择原则,克服非冗余小矢量造成的中点偏移;高调制度下,充分考虑中矢量对中点偏移的影响,对不同的小三角形设置不同的时间控制因子,实现对中点电位平衡的精细化控制。基于DSP构建三电平逆变器硬件平台,在1140V/500kW三相异步电机和三相电感上完成了相关实验。实验结果验证了该方法可以实现全频率段中点电位的平衡控制。     

基于扩张状态观测器的牵引逆变器中点平衡控制策略

针对中点箝位型三电平牵引逆变器由于自身拓扑主电路结构而存在的中点电位不平衡问题,对其中点电位平衡的优化控制策略进行了研究。在三电平逆变器旋转坐标系电压电流双闭环控制的基础上,提出了一种基于扩张状态观测器的三电平逆变器中点电位平衡控制策略。基于等效电路模型建立中点电位的一阶数学模型,采用二阶非线性扩张状态观测器实现中点电位扰动的实时估计,之后利用PI控制器实现中点电位波动的补偿,对逆变器电压外环控制策略进行了优化,最后在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真建模。仿真结果表明优化控制策略具有较好的中点电位平衡能力。     

混合式三电平中点电位平衡控制策略

三电平拓扑结构相对于两电平在性能上有很多优势,但是也存在中点电位不平衡这一固有问题。基于简化的三电平空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM),提出一种混合式的三电平中点平衡控制策略。该控制策略在低调制度下,根据中点电压偏移情况,结合三相电流,明确重叠区域的扇区选择原则,克服非冗余小矢量造成的中点偏移;高调制度下,充分考虑中矢量对中点偏移的影响,对不同的小三角形设置不同的时间控制因子,实现对中点电位平衡的精细化控制。基于DSP构建三电平逆变器硬件平台,在1140V/500kW三相异步电机和三相电感上完成了相关实验。实验结果验证了该方法可以实现全频率段中点电位的平衡控制。     

五电平有源中点钳位型逆变器母线中点电压平衡问题

五电平有源中点钳位型拓扑是一种能够克服传统的二极管钳位型和电容钳位型拓扑缺点的多电平变换器。针对五电平有源中点钳位型逆变器的母线中点电压平衡问题展开研究,建立母线中点电压的波动模型,通过计算母线中点电流在一个基波周期内的平均值,证明了母线中点电压在理想和稳态下可自平衡。提出一种基于零序电压注入的中点电压平衡控制方法,通过计算所有关键零序电压对应的中点电流,并从中选择最优的关键零序电压来产生所需的目标中点电流,从而使母线中点电压波动最小。实验结果证明了该控制方法的有效性。     

三相模块级联型固态变压器均压/均功率控制策略研究

三相固态变压器是适用于智能电网的一种新型的智能电力电子设备,一般包括整流输入级、双有源桥DAB(dual active bridge)直流级和逆变输出级。为解决固态变压器在大功率传输和高输入交流电压工作条件下的高频功率开关管电压电流应力问题,一般采用多模块级联的拓扑结构,但这种拓扑给固态变压器带来了模块间的电压和功率不平衡问题和导致开关管过压过流及电网电流谐波增加等问题。为解决三相模块级联型固态变压器电压、功率的不平衡问题,提出一种新颖的控制策略。输入整流级采用一种基于共同占空比的三相dq0控制策略以保证输入交流电流三相对称,DAB级采用一种基于电压跟随的移相控制方法以实现模块间电压平衡,两级控制策略相配合以实现各模块间电压、功率平衡。仿真和实验均验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

三相四线制三电平变换器的中点平衡控制策略研究

三相四线制三电平变换器存在直流母线中点偏移的问题.分析直流母线中点偏移产生机理,提出一种简化的中点平衡控制策略,即在特定情况下将三电平退化为两电平的方式来实现直流母线中点电压的平衡.分析输出电流纹波与开关过渡状态的内在联系,结合中点平衡因子概念和母线电压压差,使得电流纹波因退化为两电平后受到的影响最小,给出详细的步骤及...     

级联H桥中压储能系统离网控制策略

在高压大功率储能应用场景中采用中压储能系统相对低压储能系统具有更高的效率。目前基于级联H桥的中压储能系统研究较多,但已有研究多集中于并网运行,离网控制研究较少。该文对基于级联H桥的模块化多电平中压储能系统的离网运行控制进行了阐述。建立了级联H桥中压储能系统的离网模型,提出了包含交流电压外环和电流内环的中压储能系统离网电压控制策略,并针对离网运行时单相负载较多,三相电压容易不平衡的问题,提出了三相电压不平衡补偿控制方法。搭建了MATLAB/RT_LAB实时仿真系统,对上述控制进行了仿真验证。结果表明,三相负载平衡时,负载端电压保持恒定,电流内环跟踪精确;三相负载不平衡时,经电压不平衡补偿后,负载端的三相电压仍然能保持平衡,负载三相电流则随三相负载的大小而不同,仿真证明了该文提出的级联H桥中压储能系统离网控制策略的有效性。     

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...     

不平衡电网电压下基于串联网侧变换器的DFIG控制策略

电网电压不平衡会导致双馈感应发电机组(DFIG)定、转子电流出现较大不平衡,使发电机功率和电磁转矩发生振荡,从而恶化机组运行状况.分析了串联网侧变换器抑制不平衡电网电压对DFIG系统影响的机理,利用并联网侧变换器的控制及静止坐标系下的比例谐振控制器,提出了基于串联网侧变换器的DFIG在不平衡电网电压条件下的控制策略;在实现DFIG电磁转矩、直流母线电压及系统总输出有功功率无2倍频波动的同时,使DFIG定、转子三相电流平衡.所述方法具有不改变转子侧变换器的控制策略、无需求解复杂高阶矩阵的特点.对一台基于串联网侧变换器的2 MW DFIG系统进行了仿真,验证了所提出控制策略的正确性和有效性.     

三桥臂4线制PWM整流器控制策略研究

为实现三桥臂构成的4线制PWM整流器三相输入电流的平衡、正弦,以及直流母线两组电容电压的平衡,提出了一种基于三相静止坐标系下的三相输入电流独立控制策略,指出了电流控制器设计中要注意的问题,并分析了直流母线两组电容电压不平衡的原因,提出了一种简单的抑制方法.实验结果表明所采用的控制策略是有效的.