混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）技术，针对1/4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1.158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术，针对1／4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1．158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

串联H桥多电平变换器平衡特性研究

近年来,串联H桥多电平变换器在高压大功率应用场合越来越受到重视,然而这种拓扑结构随着控制策略的不同,存有系统工作不平衡问题。如在梯形波调制方式中,就会有各个H桥单元直流电源功率不平衡;而在选择谐波消去脉冲宽度调制SHEPWM(Selected Harmonic Eliminate Pulse Width Modulation)方法中,则有各个H桥单元功率开关管开关次数不相等和导通负荷不一致等问题,因此在梯形波调制策略中,利用串联H桥合成输出电平开关状态冗余的特点,给出了一种在一个输出周期内就可以实现各桥直流电源功率平衡的方法,便于减小中间直流电压波动和直流电容体积．而针对传统的SHEPWM方法存在各个H桥单元功率开关管开关次数不相等和导通负荷不一致问题．给出了一种变载波频率的SHEPWM方法使得各H桥开关管开关次数相等,这样各串联H桥功率开关管就可以得到充分利用以及各H桥直流电源充放电次数相等。最后,通过频谱分析,验证了这些方法的可行性。     

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的仿真研究

研究了多电平SHEPWM技术，针对1/4周期对称的多电平PWM波或阶梯波形，给出了根据波形直接确定傅立叶系数和多电平SHEPWM非线性方程组的方法；采用三角载波SPWM方法确定非线性方程组的初值，保证和加速了非线性方程组迭代过程的收敛；以五电平为例，对多电平逆变器的SHEPWM方法，用POWERSIM专用仿真软件进行了仿真研究，结果证明：多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程简单，易于收敛；根据非线性方程组求得的最终波形不受参考波形限制，能够根据调制比的变化而自动调整；当调制比小于一定值时，线电压所包含的电平数也会有所下降，以满足调制比变化和谐波消除的要求；直流母线电压利用率高；谐波消除效果非常理想，输出波形质量高，是多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

基于谐波注入法的级联型逆变器谐波消除研究

为了减小H桥级联多电平逆变器输出电压波形中的低次谐波含量,对通过控制各H桥开关角实现级联逆变器谐波消除的方法进行了深入研究。针对解方程组消除特定谐波中高次多变量方程组难于求解的问题,提出一种基于谐波注入法消除谐波的方法。其以等面积法和谐波注入为基础,利用该方法,不论多少阶梯电压波形,仅需解几个简单的方程和进行数次迭代就可以有效减小各次谐波。最后在五H桥级联型逆变器上进行仿真与实验研究,结果验证了本文所提方法的正确性。     

适用于三电平逆变器的特定谐波消除脉宽调制方法

特定谐波消除脉宽调制方法SHEPWM近来受到人们的普遍关注，其通过开关时刻的优化选择，消除选定的低次谐波，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。本文首先针对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。     

基于SHEPWM的级联五电平高频逆变器

高频逆变输出如超声换能器等应用场合,由于输出频率高,采用传统的正弦脉宽调制(SPWM)方式对开关频率的要求极高,单纯通过提高开关频率难以满足输出谐波要求.多电平技术可在低开关频率下获得更好的输出波形,在此将特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术应用到级联型高频逆变器的控制中.针对两路级联(五电平)电压型逆变器,提出一种计算相对简单的特定谐波消除模型,称为镜像剩余谐波消除模型.该模型分别对两路级联逆变器单元的输出谐波进行建模,利用第2路逆变器中的谐波作为第1路逆变器谐波的镜像谐波,实现谐波消除.通过仿真和实验验证了该模型的谐波消除效果.结果表明所提模型能够较好地实现特定谐波的消除,相比直接法多电平SHEPWM谐波消除方法具有建模简单、计算方便的优点.     

基于MOPSO的三电平SHEPWM方法研究

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法具有功率器件开关损耗低、输出电压质量高、有效消除低次谐波等优点,在三电平逆变器的控制中得到广泛应用。这里在分析三电平SHEPWM方法原理的基础上,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解三电平SHEPWM开关角,将非线性方程组的求解转化为对特定目标的优化,无需给定开关角初始值;分析了该方法的谐波特性,包括未消除谐波幅值的变化规律和总谐波畸变率(THD)的变化规律。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,SHEPWM方法达到了消除特定低次谐波的目的。     

基于随机牛顿法(SNM)的级联多电平逆变器特定谐波消除

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术,通过计算最优的开关角度,在保证期望基波电压输出的同时有效消除选定的低次谐波,具有开关频率低、波形质量高等一系列优点。为了提高SHEPWM非线性方程组的求解可靠性和快速性,提出了将粒子群优化算法(PSO)与牛顿迭代法相结合的随机牛顿法(SNM),通过Matlab编程求解SHEPWM非线性方程组验证了SNM求解的可靠性和快速性。最后通过搭建单相7电平级联H桥逆变器和三相D型接线11电平级联H桥逆变器仿真实验系统,验证了SNM求解的开关角度能够实现基波控制目标并有效消除选定的低次谐波。     

三电平逆变器SHEPWM方法及其应用研究

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显著优点,所以受到人们的普遍关注.首先针对1/4周期对称的脉宽调制波形,以频率50Hz为例研究了三电平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管构成二极管钳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.     

主从式级联多电平变换器及其控制方法的研究

针对混合级联多电平变换器的输出电压等级和中间单元功能不明确的缺点,提出了一种主从式级联多电平功率变换器的拓扑组合结构.主变换器用来实现基波功率输出,从变换电路用来改善输出波形质量.该主从式级联多电平变换器具有输出波形质量高、开关损耗小、系统整体效率高等显著优点,特别适用于高压或超高压功率变换系统,是一种非常实用的电路拓扑组合方式.文中给出了适合于该功率变换器拓扑结构的两种控制策略:三角载波调制控制策略和特定谐波消除(SHEPWM)控制策略,并给出了50Hz下三角载波控制策略的仿真结果.仿真结果证明了所提的主从式级联多电平功率变换及其控制策略的有效性和实用性.     

一种非对称结构新型多电平逆变器及其控制策略

将电力电子基本单元这一概念加以推广,提出了一种新型非对称全桥电路拓扑;详细分析了这种多电平逆变器(Multi-level Inverter,简称MLI)的工作原理和换流模式.根据新型拓扑的特点,提出了具有针对性的SHEPWM控制算法;给出了预期的波形.进一步对单相和三相逆变电路的系统进行了仿真;验证了特定谐波消除的正确性,并证明了单相m电平逆变器组合成三相后,线电压总共有2m-1个电平这一理论.     

无死区的特定谐波消除PWM控制策略的研究

特定谐波消除PWM控制策略是通过控制开关点的位置,消除特定次数的谐波,达到减少输出电压中谐波含量的目的。然而,加入死区时间,改变了开关时刻,影响了谐波消除的效果。因此提出了一种无死区的特定谐波消除PWM控制策略,优化输出波形,并利用Matlab/Simulink对所提的控制策略进行仿真,验证了控制方法的正确性。     

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的初值问题研究

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法，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、效率、直流电压利用率都高、直流侧滤波器尺寸小等一系列优点，所以受到人们的普遍关注。该文提出一种基于面积相等和注入零序谐波相结合的非线性方程组的初值求取的方法，简化了多电平逆变器SHEPWM非线性方程组初值的求取方法，显著提高了初值的有效性，根据一个调制度数值和谐波消除目标确定的初值，往往适用于同样谐波消除目标下、调制度在该值附近的一个范围内的所有SHEPWM非线性方程组，并且较大加快了求解非线性方程组的迭代过程的收敛速度；以五电平电压源逆变器为例，采用电力电子专用仿真软件POWERSIM6，对非线性方程组的数值解进行了仿真研究，结果证实了所提初值求取方法的有效性和实用性。 关键词：；特定谐波消除脉宽调制；非线性方程组；初值     

基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制算法

以三电平中性点钳位型(NPC)逆变器为对象,提出基于特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的中点电位平衡控制算法。首先介绍空间矢量脉宽调制中点电位平衡原理与SHEPWM开关角求解模型,然后分析三相SHEPWM波形在不同调制度下对应的开关矢量序列和作用角度,基于此设计了三种冗余矢量调整方案,最后通过检测负载电流与中点电位,由中点电位滞环控制器和控制逻辑组合作用,直接对三相脉宽调制信号进行在线调整,实现中点电位平衡。实验结果表明:不同的矢量调整方案具有不同的中点电位平衡速度、平均开关频率等,但均不影响线电压的谐波消除能力;采用中点电位三级滞环控制器可兼顾中点电位平衡、波形对称、共模电压幅值,且不增加器件开关次数。     

直流电压不等级联型逆变器一维矢量调制研究

H桥级联型多电平逆变器由于具有良好的输出波形得到广泛运用,对直流电压相等的H桥级联型逆变器,当H桥直流电压由于功率元器件差异或运行过程中负载瞬时突变等出现不等或波动时可能引起输出电压、电流波形变化,各H桥输出功率不等,严重时甚至损坏变频器.对于H桥级联型多电平逆变器传统的控制方式都是建立在H桥直流电压相等的前提下,研究了H桥直流电压不等的情况,提出了适合直流电压不等的一维矢量调制技术和直流电压不等时实现H桥等功率输出的一维矢量调制.提出的方法在两单元级联型变频实验装置上进行了验证.     

消谐法SHEPWM的谐波影响数值分析

为了研究特定谐波消除脉宽调制技术(SHEPWM)的谐波影响,采用数值法计算了SHEPWM线电压波形特征及全电压范围的谐波分布、THD、转矩脉动。并与不对称规则采样正弦波脉宽调制(SPWM)进行了数值对比。结果表明,相同开关频率下,在M>0.54区间,SHEPWM的转矩与转速脉动优于SPWM的对应值;而在M<0.54区间,SHEPWM不具有优势。在M∈[0,1]区间,SPWM的THD优于SHEPWM。因此,不同PWM的转矩脉动比值与相应的THD比值之间不具有对应关系。所得结果为客观评估SHEPWM技术性能及其谐波影响提供了新依据。