一种改进型级联H桥型变流器的调制策略研究

五电平级联H桥型变流器在高压大容量场合得到了广泛应用.各级直流侧电压出现不平衡现象会导致变流器的输出波形发生畸变,谐波特性恶化;另一方面,一些混合型级联H桥型变流器中,各级直流母线电压亦不同.在此以五电子级联H桥型变流器为研究对象,研究了其在直流侧电压不平衡时的脉冲模型,并提出了相应的调制策略.实验结果表明了理论分析的正确性和所提调制方法的有效性.同时,所提出的脉冲模型和调制策略还可推广到多级H桥级联和混合式级联H桥型变流器中,有较强的推广性和实用性.     

混合H桥级联逆变器的优化调制

两路电压比为1∶2的H桥混合级联结构可实现七电平的输出,有助于提高逆变器的功率密度。在采用多层载波层叠的调制方法下,低压单元一个桥臂开关管工作在高频,另一桥臂开关管工作在低频,两个桥臂开关管热量分布不均导致系统寿命/可靠性降低。提出一种优化调制策略,在保证输出特性和效率不变的情况下,使两个单元的开关管最高工作频率降低为原来的1/2,同时每个单元的四个开关管工作应力相同,有助于提高系统寿命/可靠性。最后通过仿真和实验验证了优化调制策略的可行性和有效性。     

级联H桥光伏并网逆变器混合调制策略

单相级联H桥光伏并网逆变器具有模块化易拓展、输出电流谐波低等优势。但H桥模块的直流侧光伏电池板由于环境因素导致其输出功率不平衡,甚至一路或多路H桥的功率降为0,使得该模块成为虚设单元,影响了系统的稳定运行和冗余能力。因此提出一种改进的"方波+脉冲宽度调制+排序算法"的混合调制策略,利用低频方波调制从根本上扩大系统的稳定工作范围并配合高频脉冲宽度调制减小输出波形的谐波分量。同时对直流侧电压误差进行排序控制实现最大功率点跟踪,并在此基础上从有功功率角度分析了系统的稳定工作条件。所提出的混合调制控制策略结构简单、容错性强,能够实现对虚设单元的稳定控制以及正常模块的独立最大功率点跟踪性能。最后通过仿真和实验验证了所提混合控制方案的正确性。     

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。     

混合H桥级联逆变器的改进型调制策略

对于直流侧电压比为1:3的混合H桥级联型逆变器而言,其可以输出更多的电平数,但在传统混合调制策略下,低压单元存在过调制问题,将导致逆变器输出电压中出现难以滤除的低次谐波,严重影响负载的运行性能.为合理解决上述问题,提高所述拓扑的实用性,在传统混合调制策略的基础上,对问题区间的调制进行改进,提出一种改进型调制策略,并对调制的基本原理和逆变器的输出特性进行了详细理论分析.所提改进型策略可有效解决低压单元固有的过调制问题,消除过调制带来的不利影响.最后,通过仿真与实验,对比验证所提改进型调制策略的正确性与可行性.     

级联H桥型多电平逆变器的CPS-SPWM调制策略研究

针对级联H桥型多电平逆变器的载波相移正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术展开研究。介绍了双极性CPS-SPWM和单极倍频CPS-SPWM的调制原理;进行了数学分析;利用MATLAB进行了建模仿真,采用频谱分析法进行了对比分析。结果验证了所做数学分析的正确性,单极倍频CPS-SPWM调制策略比双极性CPS-SPWM调制策略更优越。     

混合级联型变换器的新型运行策略

提出了一种混合级联型变换器拓扑结构,对混合级联型变换器的工作原理和特性进行了分析.建立了电容电压模型,提出了一种新型运行策略,对系统中的能量进行吸收和释放,实现对电容电压进行充放电控制.在对电容电压进行动态维持的同时,实现高效的PWM调制.仿真结果表明,提出的混合级联型变换器拓扑工作原理正确可行,提出的新型运行策略可显...     

级联多电平逆变器优化调制策略

针对于传统的级联H桥多电平逆变器多载波调制策略存在的不足,提出一种优化调制策略。首先利用单极倍频调制技术对PD调制策略进行优化,使得开关管在等效开关频率保持不变的情况下,最高开关频率降为原来的1/2,然后将各个单元的触发脉冲信号以1/4周期为单位进行轮换,经过3/4个周期后实现了各个单元的功率均衡。该方法控制简单,具有比载波移相法更优的输出波形质量,且所有单元开关管的工作应力相同,散热分布均匀,有效降低了开关损耗,提高了系统的使用寿命和可靠性。仿真和实验结果验证了该优化调制策略的正确性和可行性。     

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.     

H桥级联型逆变器的积分复位控制方法研究

现有的阶梯波调制的级联逆变器的控制方法,由于计算耗时长,在级联单元数超过5个的H桥级联逆变器中难以应用。为解决这一问题,对其采用积分复位控制方法。该方法基于面积等效原理,通过输入输出积分值的比较来计算开关角。此方法计算简单、耗时短,故可用于H桥数更多的级联逆变器的控制。通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

级联H桥七电平逆变器故障的SKSNN-LPP特征提取方法

针对级联H桥七电平逆变器结构复杂,故障特征属性相互交叉,相似故障类间区分度低的问题,提出一种监督核共享近邻(SKSNN)相似性度量方法,并运用于局部保持投影(LPP)算法中,形成一种新的基于监督核共享近邻的局部保持投影(SKSNN-LPP)特征提取算法,用于提取七电平逆变器IGBT开路故障低维敏感特征。首先,采集各故障状态下逆变器交流侧三相电流原始信号数据;其次,利用SKSNN-LPP算法提取嵌入于原始数据中的低维敏感特征;然后,将提取的特征作为支持向量机(SVM)的输入建立故障诊断模型;最后,与传统信号处理及统计分析方法进行了仿真对比分析。结果表明,所提出的特征提取方法能有效减低相似故障类误诊率,诊断精度高达96.4%,明显高于其他方法。     

级联多电平H桥逆变器的同相层叠型SPWM脉冲分配方法

提出一种适用于级联H桥逆变器的新型同相层叠(IPD)型正弦脉宽调制(SPWM)脉冲分配方法。根据多电平级联H桥的一般模型,分析了功率不平衡的产生原因,引入功率失衡度的概念,推导出新型IPD型SPWM脉冲分配原理。该方法将各H桥单元的触发信号进行周期轮换,经过3/4个输出周期便可实现功率平衡,而且保证了线电压的波形质量,具有比载波移相(CPS)法更低的总谐波畸变率。以7电平级联H桥逆变器为例,仿真和实验结果证明了所提新型IPD型SPWM脉冲分配方法的可行性以及理论分析的正确性。     

H桥级联型SSSC的动态模型及小干扰稳定性分析

基于模块化建模的方法,考虑实际电路结构,建立了含H桥级联型静止同步串联补偿器(SSSC)的系统小信号模型。结合实际工程参数,通过对比小信号模型计算结果与PSCAD/EMTDC电磁仿真结果,验证了小信号模型的准确性。然后采用特征值分析法分析了该系统的振荡模态,并研究了控制器参数对系统小干扰稳定性的影响。研究结果表明随着解耦控制器以及均压控制器参数的增大,系统稳定性均增强。最后通过时域仿真算例验证了特征值分析结论的准确性。     

级联H桥型电力电子变压器平均值模型

针对电力电子变压器仿真效率较低和死区效应越来越显著的问题,基于级联H桥型双有源桥结构电力电子变压器,提出一种考虑死区效应的平均值模型。首先,计及寄生参数将双有源桥单元简化为一阶RL电路,分析各个死区工况下电压电流特性,求解电流的平均化解析表达式,通过等效电流源代替全桥及高频变压器实现对双有源桥单元的平均值建模。其次,基于状态空间平均法,通过占空比将H桥整流单元各工况整合为一个统一的模型,进而使用受控源代替H桥整流单元与交流电网、双有源桥的接口电路。最后,建立输入侧串联输出侧并联型的级联H桥型电力电子变压器平均值模型并给出计算流程。在PSCAD/EMTDC仿真软件上分别搭建电力电子变压器详细模型与平均值模型,仿真结果表明所提出的模型具有较高的精度和运行效率。     

一种单相级联H桥整流器电压快速平衡方法

无工频变压器牵引传动系统是实现高速动车组轻量化的有效方式与发展趋势,以解决其前端单相级联H桥整流器(CHBR)直流侧电容电压不平衡问题为研究目标,开展以实现负载严重不对称情况下直流侧电压快速平衡的控制方法研究。分析了已有典型直流侧电压平衡控制方法的缺点,提出了一种基于电压补偿分量注入的单极性载波移相脉宽调制(CPSPWM-VOI)算法,该算法易于扩展到多个H桥级联的情况。与已有典型直流侧电压平衡控制方法对比,该方法具有更快的直流侧电压平衡速度和更强的直流侧电压平衡能力。计算机仿真和半实物实验都验证了该算法的有效性及理论分析的正确性。     

级联H桥型变流器直流电压均衡控制

在分析变流器直流电容充放电状态和功率器件开关状态之间关系的基础上,提出了一种改进的适用于整流、无功补偿、谐波电流抑制等场合的级联H桥型变流器直流电压均衡控制方法。根据变流器交流侧能量传递方向合理地选择开关函数,调整变流器各个直流电容充放电状态,实现直流电压的均衡控制。调节均衡控制周期,可以改变直流电压均衡速率,调整均衡算法对开关频率的影响。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明了所提直流电压均衡控制方法的有效性。     

含电容单元的级联H桥七电平调制策略

针对传统三单元级联H桥直流电源电压利用率较低的问题,采用电容替代其中利用率较低的直流电源,构成含电容单元的级联H桥逆变器。围绕该型逆变器的调制策略及电容选择等问题,在载波层叠式脉宽调制策略的基础上,利用冗余开关状态改进现有调制策略。通过采集电容电压和输出电流,切换调制模式实现电容充放电控制。分析电容电荷量在不同调制度下的变化,得到电容电压稳定到参考值所需要满足的条件。考虑到电容纹波电压不超过参考值10%的要求,并结合最大连续放电区间,计算出最小参考电容,使逆变器达到最优配置。通过仿真和实验证明了新型调制策略可对电容充电并具有良好的稳压效果。     

三相级联H桥型电力电子变压器电容值设计方法

针对三相级联H桥型电力电子变压器(PET),分析了输入侧瞬时功率波动特性,建立了其直流侧电容电压及中间级高频变压器原、副边电流的时域解析模型,并基于该模型提出一种PET电容值设计方法。基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建三相级联H桥型PET仿真模型,并在功率模块测试平台进行实验验证。仿真及实验结果表明该解析模型可以准确地描述电容电压及变压器高频电流的波动特性,进而为主电路参数设计与控制系统设计提供研究基础。