NPC三电平变流器中点电位平衡控制研究

三电平中点箝位型(NPC)变流器具有输出电压谐波小、器件开关损耗低等优点,作为变流器拓扑被广泛关注和研究。针对NPC三电平变流器中点电压平衡控制问题,本文通过分析NPC三电平变流器的数学模型和中点电位电压波动原理,提出一种零序电压分量注入法,并通过搭建MATLAB/Simulink仿真模型,通过对比试验分析,充分验证了所提方法可以在有功、无功输出工况下,实现中点电压平衡控制,且系统运行情况良好。     

基于单周期控制的三相VIENNA整流器中点电压平衡控制策略

三相VIENNA整流器作为三电平Boost型中点箝位NPC(neutral point clamped)结构变换器,其具有所需开关器件少、功率因数高、开关管电压应力小和控制环节简单等特点,具有较高的研究价值。而中点电位波动是NPC结构变换器固有的问题,以单周期控制的三相VIENNA整流器作为研究对象。对其直流母线电压利用率较低和中点电压交流波动的问题进行建模分析,提出了在单周期控制基础上加入中点电压平衡控制环,不仅可以基本消除中点电压波动,而且可以提高直流母线电压利用率。最后通过仿真验证了所提控制策略的正确性。     

三电平LLC谐振变换器中点电压平衡控制方法

针对全桥二极管中性点箝位(NPC)三电平LLC谐振变换器的中点电压偏移问题,此处提出了一种基于五电平脉宽调制(5L-PWM)的中点电压平衡控制方法。首先介绍了5L-PWM策略下变换器工作原理,并分析了不同工作模式下对中点电压的影响;之后提出了根据中点电压偏移情况选择合适工作模式的中点电压平衡控制方法,该方法无需比例积分(PI)控制器,同时在中点电压调节过程中不会造成功率传输波动。最后通过仿真和实验验证了所提控制方法可以有效解决中点电压的偏移问题。     

用于风力系统电压波动控制的STATCOM研究

本文研究了采用STATCOM 抑制风电场电压波动的相关问题。Matlab/simulink和PLECS软件平台中建立了完整的风力发电系统动态时域仿真模型。对风电场电压波动及三电平中点箝位变换器(NPC)的控制等问题进行了仿真,通过仿真计算验证了三电平变换器用于风力发电系统电压波动抑制的有效性。     

三电平ANPC变换器中点电压平衡的MPC

针对三电平有源中点箝位型(ANPC)变换器的中点电压平衡问题,提出了一种三电平ANPC变换器中点电压平衡的模型预测控制(MPC)策略。根据变换器拓扑的数学模型,建立了三电平ANPC变换器的虚拟磁链模型;通过对变换器三相负载电流进行采样,计算出中点电压的偏移量;在确保磁链误差在一定范围的前提下,有效减少了中点电压的偏移量,实现了对中点电压平衡的控制。分别搭建了三电平ANPC变换器的仿真模型和实验平台,仿真与实验结果表明所提控制策略易于数字实现且能较好地控制中点电压平衡。     

一种新的三电平NPC变换器中点电位平衡控制策略

三电平NPC变换器相较传统两电平变换器来说具有较多优点,但其特殊的拓扑结构也带来了中点电位不平衡问题。在简化三电平SVPWM算法和虚拟空间矢量的基础上,提出一种将两者混合的中点电位控制方式。即在低调制度环境下,调用简化三电平空间矢量算法,并参照中点电位与中点电流的实际情况,确定怎样选择重叠扇区的归属或改变七段式开关矢量序列;在高调制度时则可利用虚拟空间矢量能够控制中矢量的优势来抑制中点偏移。最后在Matlab中建模并进行仿真,结果证明了这种控制方式能够在高低调制度区域明显抑制中点电位波动与偏移。     

自消除中点电位波动的NPC三电平并联有源滤波器

并联有源电力滤波器是电网中谐波治理的一个重要组成部分。二极管箝位式(NPC)三电平并联有源电力滤波器适用于大功率,高电压场合的电流谐波补偿。为了解决传统的NPC三电平并联有源电力滤波器结构中,中点电位波动的问题,提出了一种自消除中点电位波动的NPC三电平并联有源滤波器结构,即在直流侧中点和三相桥臂中点之间串入一个可控电压源,通过控制可控电压源的输出电压的大小,对中点电位的波动进行实时的补偿。仿真的结果证实了提出的新型的并联有源滤波器结构能够有效的消除中点电位波动,且系统的动态性能良好,具有较高的实用价值。     

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。     

基于预测控制算法的三电平中点电压平衡控制

传统的NPC型三电平变换器中点电压不平衡控制算法,是基于当前不平衡电压,通过控制冗余小矢量来实现的.该算法不能精确控制中点电压.采用一种新型预测控制算法对中点电压进行平衡控制,引入中点电压评估函数,其综合当前中点电压误差及预测中点电压误差,选择最优的开关作用顺序,从而达到精确控制中点电压的目的.仿真分析和实验结果验证了该算法的可行性和平衡控制的有效性.     

基于零序注入的NPC三电平变流器中点电位反馈控制

对NPC三电平变流器中点电位不平衡时,输出交流电压的补偿与中点电位的反馈控制问题进行了研究。提出了一种基于零序注入的NPC三电平中点电位反馈控制方法,在保证输出电压无畸变的同时还能实现中点电位的任意调节。调制策略基于SPWM原理,实现十分简单,适用于强化传统的中点电位平衡控制或需要对上下组直流电压进行分别控制的场合。文中给出了本文控制方法的中点电流控制能力,并对中点电位的低频波动问题进行了分析。仿真和实验结果验证了相关理论的正确性。     

适用于提高T型三电平储能变流器功率响应特性的模型预测控制算法

模型预测控制(model predictive control,MPC)已经广泛应用于电池储能系统。在传统中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平储能变流器的每个开关周期内,其输出电压跳变不能超过直流母线电压的一半,该特点将严重影响变流器模型预测控制的功率响应特性。为此,提出一种基于T型三电平储能变流器的模型预测控制算法。在确保变流器输出有功功率、无功功率及中点电位偏差一定的前提下,采用遍历法寻求使变流器开关频率最低时的输出电压矢量,充分发挥T型三电平拓扑输出电压跳变不受限制的优势。采用几何分析法对比T型拓扑与NPC拓扑储能变流器的功率控制特性,分析结果表明,所提模型预测控制算法极大地提高了T型三电平储能变流器的功率控制特性。     

A Simple Space Vector PWM Scheme to Operate a Three-Level NPC Inverter at High Modulation Index Including Overmodulation Region, With Neutral Point Balancing

Three-level neutral point clamped (NPC) inverter is a widely used topology of multilevel inverters. However, the neutral point fluctuates for certain switching states. At low modulation index, the fluctuations can be compensated using redundant switching states. But, at higher modulation index and in overmodulation region, the neutral point fluctuation deteriorates the performance of the inverter. This paper proposes a simple space vector pulsewidth modulation scheme for operating a three-level NPC inverter at higher modulation indexes, including overmodulation region, with neutral point balancing. Experimental results are provided     

一种高性能三电平NPC整流器控制方法的研究

分析了三电平中点箝位PWM整流器的工作原理,并提出了一种基于d,q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点箝位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节,以及有效抑制中点电位的直流和低频脉动等优点。文中详细介绍了电流以及中点电位控制器的设计,并给出了控制系统的具体软硬件实现。通过仿真和实验研究,验证了该控制方法的正确性和有效性。     

基于电荷补偿的三电平NPC逆变器中性点平衡策略

三电平NPC逆变器的开关器件由于耐压水平低、电网侧并网电压谐波含量少等优点,广泛应用于大功率整流场合。中性点电压平衡问题一直是该拓扑的研究关键。通过对每一个开关阶段直流侧两电容充放电的电荷波动数值检测,再通过公式变换,对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)的正负小矢量分次运行时间进行调整,使平衡点上下两电容充放电时间能够保持一致,达到中性点平衡控制的目的。仿真验证表明,该方法能够抑制中性点电压的波动。     

NPC型三电平逆变器中点电位平衡算法的研究

分析了NPC型三电平逆变器的工作原理,中点电位不平衡带来的危害和中点电位波动的原因。介绍了一种通过控制正负小矢量作用时间的中点电位平衡算法,采用MATLAB/Simulink仿真软件对该中点电位平衡算法进行了仿真,搭建了三电平逆变器电路,进行了实验研究。通过仿真和实验,验证了该控制策略的有效性。     

有源钳位三电平变频器及其结温平衡控制

传统中点钳位(NPC)三电平变频器存在功率器件结温不平衡的缺点,严重限制了变频器容量的提升,采用有源钳位(ANPC)三电平拓扑可平衡功率器件的结温。本文对ANPC三电平变频器的开关状态及其换流方式进行了分析,并给出了功率器件的损耗和散热模型。介绍了ANPC三电平变频器的两种PWM方式,在此基础上提出了一种结温平衡控制方法。实验结果表明,该方法能够随着调制度的变化动态改变PWM方式1和方式2的工作比例,实现结温平衡控制。相比于NPC三电平变频器,ANPC在逆变和整流模式下的容量可分别提高23.1%和33.3%,具有较高的工程应用价值。     

三电平有源层叠中点钳位式变换器拓扑分析

传统中点钳位(NPC)三电平变频器存在功率器件损耗不平衡问题,限制了变频器容量和功率器件开关频率的提升。有源钳位式NPC拓扑或者层叠式NPC拓扑可以产生更多的零电平状态实现功率器件损耗平衡。有源层叠式中点钳位式拓扑是有源钳位式NPC的衍生拓扑。对有源层叠中点钳位式NPC拓扑进行分析,利用交替反向层叠式(APOD)PWM进行脉宽调制。通过仿真验证该拓扑的工作特点和APOD-PWM算法的有效性。     

一种新的三电平中点电位滞环控制法

该文针对三电平中点电位平衡原理提出了一种中点电位的滞环控制方法，该方法根据当前的PWM组合和各相输出电流方向判断出中点电流方向，通过滞环比较的方式得到中点电压偏向，并由此判断当前PWM对中点电位的作用，将当前的PWM组合中可以实现中点电位平衡的组合重新分配使之有利于中点电位的平衡。该方法独立于具体的PWM调制模式，因此可以胜任各种PWM调制模式下的中点电位调整。而且也可通过调整滞环宽度的方法来调整中点电位的允许波动和开关管开关次数。该文以特定谐波消除PWM方法(SHEPWM)为例，仿真和实验结果显示了很好的中点平衡效果。该方法对三电平中点电位平衡上具有通用性。