三电平PWM变流器不对称运行中点电压波动研究

三电平变流器的中点电压波动只与变流器采用的调制技术和三相电流有关.分析了三电平变流器应用抑制直流母线电压谐波的不平衡控制策略,采用标准SVPWM技术与虚拟矢量合成SVPWM(VVS-SVPWM)技术,分别在单相电压跌落与两相电压跌落情况下研究了中点电压波动规律.理论分析表明,2种SVPWM技术的中点电压平衡控制能力随功...     

基于改进型SVPWM的五电平NPC/H变流器共模电压抑制技术研究

为解决多电平变流器中共模电压随电平数增加幅值增大的问题,以五电平桥式中点箝位变流器为例,分析共模电压的产生机理,并提出一种基于改进型空间矢量脉冲宽度调制的共模电压抑制技术。将五电平桥式中点箝位变流器等效为两个三电平中点箝位变流器的组合,原参考电压矢量可分解为两个小的电压矢量。五电平空间矢量脉冲宽度调制也被分解为两个三电平空间矢量脉冲宽度调制。为抑制其共模电压,其中一个三电平变流器采用零共模电压空间矢量脉冲宽度调制策略,另一个三电平变流器则按传统空间矢量脉冲宽度调制策略进行调制。对比分析并仿真研究现有两种调制策略与改进型空间矢量脉冲宽度调制策略下五电平桥式中点箝位变流器的共模电压和直流电压利用率。理论分析和结果证明变流器的共模电压最大值比传统SVPWM(space vectorpulse width modulation)下降了60%,直流电压利用率比零共模电压策略升高了4%,说明在共模电压得到有效抑制的同时,保持了较高的直流电压利用率。     

带中点电位平衡控制的VIENNA整流器简化SVPWM双闭环控制

针对三电平VIENNA整流器存在的固有中点电压波动和传统SVPWM(空间矢量脉宽调制)计算繁琐的不足,将直流侧中点电压偏差引入到电压定向电流解耦闭环控制中,通过调节指令电流的直流偏移量实现直流侧中点电压平衡控制,并探索了一种基于两电平空间矢量平面的三电平SVPWM简化算法。结合等效电路分析了整流器工作原理,并给出了简化SVPWM占空比和中性点补偿系数选取依据。最后搭建了一台实验样机,实验结果验证了该方案的可行性和正确性。     

一种新型T型无死区三电平拓扑结构及其改进SVPWM控制算法

针对常用三电平变流器电流流经器件多而导致导通损耗大的缺点,提出一种新型T型无死区三电平拓扑结构。当输出电平为非零时,电流只流经一个开关器件,可在一定程度上减小变流器的导通损耗。该拓扑结构在输出电平上共有4种组合,其中两两电平互相配合调制实现变流器的正、负电压调制。开关管换流为电压换流方式,电平切换过程中无需加死区调制,输出波形大为改善。根据三相系统在空间矢量图中的分布特点重新分区,完成基于T型拓扑结构的改进型SVPWM控制算法。最后完成了10 kW样机试验。试验结果验证了所提变流器的特点。     

采用VSC-HVDC的海上风电场柔性直流输电系统控制策略研究

以实际应用于海上风电输电工程中的三相两电平电压源换流器为研究对象,通过对换流器主电路拓扑结构进行坐标变换,建立了便于解析的两相旋转dq坐标系下的数学模型;换流器控制系统采用了双闭环PI控制方法,并引入电流解耦控制,实现了一侧定有功、一侧定直流电压控制,提高了系统的动态性能和抗干扰能力;采用了SVPWM调制方式进行调制,有效地降低了谐波含量和开关损耗;采用Matlab/Simulink仿真,并搭建了3.5 kW试验验证平台。结果表明该方案控制效果良好,电压、电流波形稳定、谐波含量少且响应速度较快。因此,适用于海上风电场柔性直流输电系统。     

基于新型SVPWM的NPC/H桥五电平逆变器共模电压抑制策略研究

为解决逆变器中共模电压随其电平数增加而幅值增大的问题,以中点箝位H桥五电平逆变器为例,分析共模电压的产生机理,并提出一种基于参考电压矢量分解的新型五电平空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)算法。该算法直接将五电平分解为两电平,避免了先将五电平转化为三电平,再将三电平转化为两电平的繁琐过程且可适用于更高电平。基于该算法设计了一种通过合理选择空间矢量来抑制共模电压的五段式调制方法。理论分析、仿真与实验结果表明,该方法可以将共模电压最大值抑制到单相直流电压源电压值的1/3,比传统SVPWM算法下降了60%;同时,逆变器的开关损耗也得到了减小。     

一种通用的基于预测控制的二极管钳位型变流器载波调制均压策略

直流电容均压控制是二极管钳位型变流器的主要问题。本文以三电平二极管钳位型变流器为例,提出了一种通用的二极管钳位型变流器的载波调制均压策略。该均压策略通过在载波调制器的调制波中注入优化的零序电压来平衡各直流电容的电压。首先,给出了所注入零序电压的通用表达式,分析了零序电压对三电平二极管钳位型变流器中点电位的控制机理;其次,提出了一种基于预测控制的均压算法,计算所需的优化零序电压。仿真和实验结果表明,本文所提均压方法可有效控制三电平二极管钳位型变流器的中点电位,并可方便地扩展到更多电平数的二极管钳位型变流器。     

H桥级联多电平变流器的直流母线电压平衡控制策略

H桥级联多电平变流器是一个非线性、多变量、强耦合系统,其中单个功率模块的直流母线电压平衡问题严重影响该类型装置的输出性能,并限制其应用范围。对变流器与系统之间的功率交换模型进行详细的数学推导,得出可以通过控制变流器负序电流、零序电压或负序电压的方式达到控制单相直流电压平衡的控制规律。结合全局平均直流电压控制策略和单模块直流电压控制策略,提出基于正负序电流分离解耦控制的通用三级直流母线电压控制方法,解决了H桥级联多电平变流器的直流母线电压平衡问题,并提高了装置的输出性能。仿真和实验验证了所提直流电压控制策略的有效性和可行性。     

基于SVPWM调制的单相三电平PWM整流器研究

针对单相电压型三电平PWM整流器,探讨了一种新的调制方法——空间电压矢量SVPWM控制法。针对三电平变流器直流侧电压调节和平衡问题,引入了一种新的电压平衡方法。建立了变流器系统的数学模型,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真。仿真结果表明：在机车运行的两种典型工况即牵引和再生下,SVPWM调制使得牵引变压器一次侧的功率因数接近于1,在电网侧可获得近似正弦波的电流,而且可以在以上两种典型工况间实现平滑的转换。该电压平衡方法能够有效地平衡直流侧电容电压。     

I型NPC式三电平变流器中点电位平衡控制的研究与实现

随着清洁能源技术应用领域的不断扩大,对高压输/配电技术提出了更高要求。为此,I型二极管钳位式(NPC)三电平变流器以输出功率大、器件电压应力低等特点逐渐进入了实用阶段。本文中三电平变流器系统采用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM),变流器电流控制采用旋转坐标系下(dq)固定频率的直接电流控制策略,并针对变流器中的中点电位平衡控制方法进行了详细分析与设计。这种方法不仅不需要额外的硬件电路,而且大量的系统理论仿真实验和样机实验结果充分验证了该方法的可行性与优越性。     

基于两类脉宽调制方式本质联系的三电平逆变器中点电压平衡控制的研究

为解决中点钳位式三电平逆变器中点电压波动问题,本文基于三电平逆变器空间矢量调制和三角载波调制两类调制方法的本质联系,提出了一种新的中点电压平衡控制方法.这种方法只需电容电压和负载三相电流信息,通过调整小矢量对的时间分配实现对中点电流的控制,控制算法简便易行,有利于计算机数字实现.仿真和实验研究结果证实了所提控制方法的有效性.     

基于模糊逻辑的平衡三电平NPC逆变器中点电位的SVPWM调制方法

考虑到三电平NPC逆变器在中高压大容量工况下的运用,阐述了七段对称式SVPWM调制方法。在SVPWM调制下三电平NPC逆变器中点电位将产生波动,详细分析了中点电位波动产生的机理,以及在一个开关周期内,通过控制冗余小矢量对中点电位波动的调整能力,同时分析了不平衡负载对中点电位波动的影响。为了解决中点电位波动的问题,提出了一种基于模糊逻辑的平衡三电平NPC逆变器中点电位的SVPWM调制方法。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

一种变载波偏置的三电平中点电压平衡控制

提出了一种基于变载波偏置空间矢量脉宽调制(SVPWM)的三电平逆变器中点电压平衡控制方法。该方法根据中点电压偏移方向,在载波上叠加相应的偏置量,从而改变正负小矢量作用时间,达到调节中点电压平衡的目的。论文对中点电压不平衡的数学关系进行了分析,并在分析了空间矢量对中点电压影响的基础上对本文提出的中点电压平衡控制方法的原理进行了理论推导。最后通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。仿真结果表明,该方法不仅能够实现中点电压平衡控制,而且改善了输出波形质量,减小了输出谐波。该控制方法运算简单、能够灵活调节中点电压平衡,且便于数字化实现。     

基于IHPWM的三电平VIENNA整流器中点电位平衡策略

针对三电平VIENNA整流器固有的中点电位波动问题,详细分析了中点电位平衡控制的可控和不可控区域,提出了一种改进型混合调制IHPWM(improved hybrid pulse width modulation)策略,即在可控区域采用空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)策略,在不可控区域采用虚拟空间矢量脉宽调制VSVPWM(virtual SVPWM)策略。仿真实验表明,改进型混合调制方法能够有效地降低低频脉动,更好地平衡中点电位。     

一种具有中点电位平衡功能的三电平空间矢量调制方法及其实现

基于冗余电压矢量的不同处理,提出一种三电平空间电压矢量调制模式这种调制模式较之常见的八段对称式SVPWM具有明显的谐波和控制优势。为解决三电平逆变器中点波动问题,基于这种调制方法提出了一种新的中点电压平衡控制方法,推导了分配因子计算公式,这种方法只需直流电容电压和负载三相电流的信息,通过调整小矢量对的时间分配因子实现对中点电流的精确控制。控制算法简便易行,有利于计算机数字化实现。所提出控制方法的有效性通过仿真和实验研究得到了证实。     

三电平逆变器空间矢量调制及中点电位平衡研究

多电平逆变器在中高压大功率场合得到了广泛的研究和应用。研究了二极管钳位型三电平逆变器的拓扑结构和7段式空间矢量SVPWM调制方法。给出了参考矢量所在区域的判断方法,推导工作矢量的作用时间。为解决中点电位平衡问题,提出了一种充分利用冗余电压矢量的中点控制方法。通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

消除中点电位低频振荡的三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法

提出了一种gh坐标系下基于虚拟矢量的二极管钳位型三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法,该方法能消除直流侧电容中点电位的低频振荡,适用于任意非线性负载情况.为了减小开关频率和避免矢量在不同区域内切换过程中发生突变,提出了一种基于该方法下的最优输出电压矢量作用顺序算法.该算法将整个空间矢量转换到第一扇区后,仅需要进行简单的坐标...     

双向Z源三电平逆变器中点电位动态平衡算法

双向串联型Z源三电平逆变器直流输入电压通过分压电容分压,存在中点电位平衡问题。但是,现有针对于Z源三电平逆变器的中点电位平衡算法具有以下缺点：1)不适用于双向变流器;2)由于中点电位平衡与Z源升压相互制约,且传统SVPWM策略整体升压能力小,中点电位平衡控制困难。针对以上问题,通过扩展直通状态的作用时间,提高SVPWM策略的整体升压能力;进而将动态平衡因子与Z源升压耦合,提出双向Z源三电平逆变器中点电位动态平衡算法。仿真结果表明：1)相比于传统SVPWM算法,基于改进SVPWM算法,改进拓扑的整体升压能力提高;2)在逆变、整流和低功率因数3种工况下,能够维持中点电位平衡。     

一种单相三电平SVPWM调制与载波SPWM内在联系

针对单相三电平二极管钳位(NPC)电压型整流器,为了减小其开关切换次数和开关切换损耗,本文提出了一种单相三电平空间电压矢量调制(SVPWM)方法和一种基于零序分量注入的单相三电平单极性载波叠层的正弦脉宽调制(TLC-SPWM)调制方法。分别给出了该SVPWM的详细设计方法和该TLC-SPWM的零序分量设计方法。并通过理论分析和计算,证明该SVPWM与该零序分量注入的TLC-SPWM本质上为同一类脉宽调制方法,仅实现方式不同。与传统的单极性TLC-SPWM相比,这两种调制方法能够有效地减小开关切换次数,从而减小开关切换损耗。最后,分别搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于TMS320F2812为控制器的1.3kW实验样机,仿真和实验结果都验证了该SVPWM算法及其中点电位控制的可行性和有效性。