多电平逆变器共模电压的抑制

大多数脉宽调制的多电平逆变器会产生共模电压,导致很大的电机轴承电流和电磁干扰,直接影响电机轴承的使用寿命和电子设备正常工作.为此,针对多电平逆变器电压空间矢量的特点和规律进行了分析,并对各个电压空间矢量以及各种冗余开关状态进行研究,发现了冗余开关状态与共模电压的内在联系,同时提出了一种抑制多电平逆变器共模电压的空间矢量方法.仿真与实验结果证明了该理论分析以及所提出的抑制共模电压方法的正确性.     

混合不对称多电平高压变频器输出共模电压及抑制方法

在高压大功率变频器应用中,共模电压问题是必须考虑的因素,它将影响到系统的可靠性运行。多电平变频器输出共模电压的分析与抑制技术,近年来一直是研究的热点,但目前还没有文献对混合不对称多电平变频器的输出共模电压进行分析。因此对采用混合调制策略的混合不对称多电平变频器的输出共模电压进行了研究,分析了高低压单元对共模电压的不同影响。并在此基础上提出了部分共模电压抑制控制策略,可以有效地消除共模电压中的高频低压成份。最后通过仿真和试验验证了这种方法的可行性与正确性。     

SPWM死区对三电平高压变频器共模电压的影响

为了研究基于三电平中性点箝位(NPC)逆变器的高压变频器采用SPWM时死区设置对变频器输出共模电压的影响,利用双重Fourier法推导得逆变器不带吸收回路空载条件下采用SPWM调制策略时不同方式设置死区后逆变器输出共模电压的表达式,研究了逆变器带感性负载及开关器件带RC吸收回路条件下死区设置对逆变器输出电压及输出共模电压的影响。利用MATLAB对以上问题进行了仿真研究。对表达式分析得:逆变器不带吸收回路空载时,不论是否设置死区及以何种方式设置死区,逆变器输出共模电压均主要含有调制波3的奇数倍次谐波;逆变器带上RC吸收回路及感性负载时,单边设置死区时正方向的负载电流使输出电压减小,负方向的负载电流使输出电压增加,从而影响了逆变器输出的共模电压。仿真研究验证了以上分析结果。研究表明,当逆变器带上RC吸收回路及感性负载时,分析SPWM死区与变频器输出共模电压的数学关系较复杂。     

抑制三电平矩阵变换器共模电压调制策略

与传统AC-DC-AC功率变换器相比,矩阵变换器作为一个通用的功率变换装置,能够轻易实现N个相位到M个相位的变换。矩阵变换器可以产生理想的输入输出波形、没有中间储能环节、能量双向流动、快速的动态响应等优点。三电平矩阵变换器能够提高电压传输效率、实现多电平电压波形输出、突破电压传输比0.866的限制。针对三电平矩阵变换器调制过程中存在的共模电压问题,提出了基于电容钳位三电平矩阵变换器的改进空间矢量调制算法,根据不同的调制系数选择不同的调制策略,能够将三电平矩阵变换器的共模电压减小到最小。通过实验和仿真平台验证该简化策略的可行性和正确性。     

PWM变频器输出共模电压及其抑制技术的研究

PWM逆变器在应用中产生的共模电压将影响系统的可靠运行。文中研究了电压源型PWM变频器产生的共模电压及其负面效应产生机理，揭示了共模电压产生的原因及其抑制方法，并得出共模电压是变频器输出负面效应产生的主要根源的结论，为滤波器的设计提供理论依据。根据共模电压是由一系列高频谐波组成这一特性，提出了一种新颖的逆变器输出前馈有源滤波器结构，可有效地消除了变频器输出共模电压的负面效应，实验验证了这种结构的有效性。     

简化矢量的多电平逆变器共模电压抑制方法

在高压变频传动领域,共模电压问题尤为突出.首先以有源中点箝位型五电平(ANPC-5L)逆变器为例进行分析,提出了一种基于简化空间矢量的多电平逆变器共模电压的抑制方法.通过建立变换器输出共模电压的数学模型,分析多电平变换器各开关状态与共模电压之间的关系,以最小共模电压为控制目标剔除不满足要求的开关状态,从而减少多电平电压空间矢量对应冗余开关状态的数量.得益于冗余开关状态数量的降低,不仅共模电压得到了很好地抑制,同时还极大地降低了多电平电压空间矢量脉宽调制策略的实现难度.最后通过实验结果验证了所提共模电压抑制方法的正确性和有效性.     

二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制技术

针对二极管箝位三电平逆变器,根据小矢量作用时中点电流与相电流方向,将小矢量分为正小矢量和负小矢量,提出一种不含正小矢量的脉宽调制矢量合成策略,将逆变器输出共模电压幅值由原来的1/3直流母线电压降低到1/6直流母线电压。将参与输出电压合成的负小矢量按照矢量合成关系分为过渡小矢量、附加小矢量1和附加小矢量2,并根据不同小矢量作用时对中点电压的控制能力推导出最优小矢量选择标准,实现对中点电压的有效控制。通过试验验证了纯电感负载和单位功率因数2种典型工况下共模电压抑制策略与中点电压控制策略的有效性。     

对三电平变频器驱动电机的共模电压抑制的研究

降低和消除共模电压及共模干扰,在高压大功率电力电子变换器中具有重要意义。本文以一个三电平NPC变频器驱动的交流电机系统为研究对象,使用消除三次谐波式的特定谐波消除脉宽调制即SHEPWM(Selected Harmonics Elimination PWM)技术,从源头上消除变频器输出共模电压中的低频分量。而对所剩的高频部分共模谐波,使用共模滤波器进行滤除。定性和定量分析了差模滤波器参数不对称对共模电压的影响。实验证实了本文方案实用高效。     

3电平控制方式400V级安川变频器

应用高压3电平GTO变频技术的400V级安川616G7通用变频器，使输出电压更接近正弦波，从而解决了冲击电压造成电动机绝缘损伤和轴电压造成电动机轴承电腐蚀的问题，即使无浪涌抑制滤波器，也不会损坏电动机。由于采用了3电平控制技术，降低了变频器中晶体管器件的耐电压等级，所以也降低了变频器制造成本。     

大功率双三电平逆变器的优化SPWM调制策略

采用两个NPC三电平逆变器构成双三电平逆变器,阐述了大功率双三电平逆变器的优化SPWM调制策略。载波信号由四个互差一定相位角的等腰三角波组成,为了避免由于最小时间Tmin问题给控制系统带来的误差,对正弦电压调制波进行了对称化处理。采用空间矢量法计算出了优化SPWM调制时的异步电动机定子电压。实验结果表明了优化SPWM调制策略的有效性。     

双电压合成矩阵变换器共模电压的研究

该文在“原点开关”概念的基础上，对双电压合成控制策略下矩阵变换器共模电压的瞬时值进行了分析，总结了共模电压瞬时值产生的一般规律。提出了两种减小共模电压最大瞬时值的方法。通过改变零输出状态所对应的输入相电压的方法，分别使共模电压的最大瞬时值减小到原来的86．67％和57．73％，分析了两种方法对输出线电压局部平均值、输入相电流局部平均值及开关次数的影响。通过仿真验证了结论的正确性。     

PWM驱动系统中感应电动机共模模型的研究

PWM逆变器在应用中会产生共模电压.共模电压在IGBT的高速开关期间产生高频充放电电流.这个电流通过电机内部的寄生电容产生流入地线的漏电流.漏电流过大将对电源产生电磁干扰;感应的轴电压过高还会使电机轴承过早毁坏,从而影响系统运行的可靠性.为研究共模电压的危害及方便分析相应的抑制策略的效果,建立了高频感应电机的共模模型,仿真和实验结果证明了模型的正确性和实用性.     

高压变频器共模电压仿真研究

该文分析了PWM高压变频器中输出电缆对电机影响、共模电压和三电平逆变器箝位点电位不平衡机理。为有效抑制共模电压对变频器的不良影响，提出了新型拓扑结构：在24脉波整流/三电平逆变的高压变频器中，设置共模电抗器，并将整流器中性点、直流侧中间点、输出滤波器中性点和三电平逆变器箝位点相连，并通过小电阻和系统地相连。基于该拓扑结构对6kV／2250kW的电机所进行的仿真结果表明，该拓扑结构可以减小高压变频器的共模电压，提高变频器运行的可靠性。     

混合9电平逆变器的H桥电容电压平衡控制

混合9电平逆变器是一种新型的多电平拓扑结构。文章在研究了H桥逆变电路直流电容电压充放电模型的基础上,得到了负载电流与电容电压变化之间的定量计算公式,进而详细分析了混合9电平逆变器H桥辅助逆变电路电容电压不平衡的内在机理,最后提出了一种基于电容电压不平衡预估计和零序电压注入的平衡控制方法。所提方法原理简单,实现容易,无需增加额外的硬件设备。通过仿真验证了在混合9电平逆变器的参考电压中注入零序电压后,混合9电平逆变器的H桥逆变电路电容电压得到平衡控制。     

软开关三相逆变器磁链轨迹的研究

近年来零电压开关PWM变频技术受到人们的普遍关注。其基本思想是，通过零电压开关电路使逆变器主电路在各载波周期起始时刻产生谐振，确保各功率开关器件在主电路P、N极间电压为零期间进行动作切换。为了使谐振电路正常工作，通常采用正负斜率交替的锯齿波作为载波，这使得该PWM模式的零电压矢量的作用时间较传统硬开关SPWM模式发生很大变化。该文利用空间电压矢量概念，深入分析了软开关PWM模式下磁链的运动轨迹。指出在硬开关PWM模式下，磁链的运动速度靠零空间电压矢量调节；而在软开关PWM模式下，空间电压矢量的作用时间发生了很大变化，有时甚至没有零空间电压矢量。但该模式依靠非零空间电压矢量进行调节，使得磁链的运动速度仍然保持与硬开关时完全相等。文章还分析了软开关PWM逆变器电流波形畸变的原因，并从磁链轨迹圆出发，提出相应的补偿方法。实验证明了该方法能有效地改善逆变器的输出电流波形。     

一种消除PWM逆变器驱动系统中电动机端轴电压和轴承电流的前馈有源滤波器

为抑制由PWM逆变器输出的共模电压而导致电机轴承的损坏，提出了前馈有源滤波器。滤波器包括无源共模电压检测网络，推挽电路以及四绕组共模变压器。滤波器输出与共模电压幅值相同极性相反的补偿电压，将其叠加到逆变器输出上，从而达到消除共模电压进而消除轴电压和轴承电流的目的。文中还给出了部分滤波器参数的确定方法。仿真和实验结果验证了该滤波器可以显著地抑制电机端共模电压，从而减小了变频器输出的负面影响如轴电压，轴承电流等。延长了轴承的寿命，提高了PWM驱动系统的可靠性。     

用于抑制矩阵变换器共模电压的零输出换相策略

该文对矩阵变换器的共模电压进行了分析，提出了抑制共模电压的零输出换相策略，该策略采用一个正电压、一个零电压和一个负电压实现了对矩阵变换器的控制。其输出三相线电压局部平均值为对称正弦量；电压增益可以达到了理论上的最大值；共模电压的最大瞬时值为输入相电压幅值的一半。该文对零输出换相策略、电压增益及开关动作顺序进行了详细的分析，并与双电压合成控制策略下共模电压的最大瞬时值进行了对比。最后，通过仿真验证了结论的正确性。     

一种新颖的逆变器输出无源滤波器的研究

提出了一种新颖的可以同时降低差模dv／dt和共模电压的逆变器输出无源滤波器。该滤波器由一LC低通滤波器和一共模变压器构成。其主要特色是将两种结构的滤波器集合在一起，简化了滤波器的结构和设计。通过理论分析，仿真和实验方法验证了该滤波器在满足降低差模dv／dt使差模电压正弦化的同时可以最大程度的消除共模电压，从而有效延长电机的电气寿命。详细地分析了滤波器的共模等效电路，然后给出了滤波器的设计方法。进行了传统的LRC滤波器的相关实验，与所提滤波器进行了效果对比，验证了所提滤波器的有效性。     

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。