模块化多电平换流器三相桥臂电抗器有限元仿真分析

在模块化多电平换流器(MMC)运行过程中,由于每相桥臂上电容电压不相等,极易出现桥臂电压不平衡现象,伴随着桥臂中直流分量出现三相不相等情况,极易导致三相电抗器中其中一相偏磁过大,造成三相桥臂中电流不平衡,内部出现零序环流,该环流进入直流侧加剧直流侧电压、电流及功率的波动.利用有限元仿真软件搭建MMC解耦后的直流侧等效电路,针对三相铁芯桥臂电抗器输入和输出特性进行电磁场瞬态仿真,通过在磁芯上引入非线性B-H曲线效果,计算了电磁场空间分布和磁饱和效应等,分析在MMC三相桥臂中直流分量分布不同工况下对各相电感量及直流侧电流波动特性的影响,为MMC三相桥臂电抗器的设计及选择提供了参考.     

提升低压配电电能质量的H桥有源电力滤波器

将H桥结构的三电平逆变器作为有源电力滤波器(APF)应用于低压配电网络可有效提升系统电能质量,然而当负载电流三相不对称时,负载电流中的基波负序分量会影响直流母线电压的稳定控制。在这种场景下,首先探讨了H桥结构三电平逆变器与电网基波正负序分量对输入逆变器功率的影响,提出了基于正序电流的直流母线平均电压控制方法,和基于负序电流的直流母线相间电压平衡控制方法;最后通过搭建额定功率为30 kW的H桥结构三电平APF原理样机实验验证了所提控制方法在非线性负载,以及不平衡负载等各类工况下电能质量治理的有效性。     

直流侧采用C滤波的改进型低谐波输入三相整流器

针对传统三相不控整流器接容性负载时网侧电流严重畸变,提出了一种直流侧采用C滤波的改进型低谐波输入三相整流器,该整流器由交流侧电感、三相不控整流桥、整流桥上桥臂并联电容以及直流侧滤波电容组成.分析了该整流器的工作原理,和原有的直流侧采用LC滤波的整流器进行了比较,并针对这两种整流器分别给出了其参数设计.实验结果表明通过增加交流侧辅助电感和电容的办法,可有效改善网侧电流波形;且直流侧采用C滤波的电路结构更加简洁、辅助元件取值较低,因而具有较优的综合性能,提高了该类型整流器的应用潜力.     

三电平四桥臂低压SVG控制与应用研究

分析了三相三电平四桥臂逆变器的结构及优越性能,并将其作为三相SVG的主电路结构用以实现由于负载不平衡引起的三相四线制中性线电流的补偿。分析了其工作原理及数学模型,提出了基于载波层叠PWM方法的控制策略,实现对不平衡负载系统有效的无功补偿及中性线电流的控制,简化了传统三电平逆变器结构的控制方法:针对二极管钳位型三电平逆变器固有结构造成的直流侧电容电压中性点电位不平衡问题,分析了其不平衡原理,采用直流电压双环控制进行了电容电压稳定及均压控制,有效地平衡了直流侧电容电压。仿真结果验证了所提出的三电平四桥臂结构在提高输出波形质量和降低损耗方面的优良性能。     

三相四线制三电平整流器小信号模型与改进控制

在分析三相四线制二极管中点箝位型(NPC)三电平整流器小信号交流模型的基础上,以电网电流正弦且单位功率因数运行为目标,在dq0坐标系下,提出基于复矢量解耦的PI+谐振控制的电流控制策略,以零极点相消的方法设计PI控制器;引入2倍基波频率的谐振控制器,以抑制硬件参数分散性和电网电压不平衡导致的网侧负序和3次谐波电流。为了解决不平衡负载引起的整流器正负母线电压不均的问题,在总压控制环的基础上,将正负母线电压差作为反馈量构建均压控制环路,实现直流侧电压均衡。最后,在10 kW的三相四线制三电平整流器+逆变器平台上进行实验验证,结果表明,在提出的控制策略下,整流器网侧电流质量高,输出的直流母线电压稳定且均衡。     

电网电压不对称工况下模块化多电平变换器控制策略

基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)各部分之间的功率关系,提出一种适用于电网电压不对称工况的MMC综合控制策略,包括直流母线电压控制、桥臂电容电压控制和交流侧电流控制。其中,桥臂电容电压采用层次化方法控制,在电网电压不对称时,通过调整直流母线功率在MMC三相桥臂间的分配,实现交流侧电流对称。内环采用桥臂电流直接反馈控制,可实现交流侧电流、直流母线电流和环流的三重控制,在电网电压不对称时无需交流侧三序电流控制器以及三序环流控制器。提出通过在桥臂电流参考值中添加零序电流抑制器,消除由桥臂不对称损耗引入直流母线的基频零序电流。搭建了10k VA三相MMC实验样机,实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

三相四桥臂PWM整流器的研究

三相电压型PWM整流器可以减小输入电流谐波含量,提高系统功率因数,因而广泛应用于人们的生产生活中。在传统的三相三桥臂整流器拓扑基础上,引入第四桥臂可构成三相四桥臂整流器拓扑。作为3P4W系统拓扑中的一种,三相四桥臂整流电路的提出丰富了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,如果选用合适的控制方法,相比较传统的三相三桥臂PWM整流器,三相四桥臂整流电路可具有更优良的工作性能。本文首先通过开关平均周期法对三相四桥臂整流电路建立开关平均模型,指出了三相四桥臂整流器可以分解成三个相互解耦的单相整流电路。分析了三相四桥臂整流器在SPWM控制策略下的不足,研究了系统SAPWM控制策略及其实现方法。基于SAPWM控制策略下的三相四桥臂整流器降低了输出直流电压,提高了直流母线电压利用率,进而降低元器件耐压等级。最后通过系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。     

电网不对称时四桥臂整流器的控制方法研究

电网不对称时,四桥臂整流器的直流侧电压含有二次谐波.分析四桥臂整流器的功率关系后,得出四桥臂整流器输入功率含有二次脉动功率,二次脉动功率是导致整流器直流侧电压含有二次谐波分量的根本原因.为了抑制直流侧电压的二次谐波,提出了四桥臂整流器的直接功率控制策略.在控制策略上,将产生脉动功率的功率指令值设为0,根据功率指令值算出内环的指令电流,零序电流指令值也设为0.为了实现整流器单位功率因数运行,无功功率指令设为0.根据仿真模型研究了两种工况下四桥臂整流器的特性,仿真实验结果表明采用控制算法能有效地抑制直流侧电压的二次谐波.     

新型双钳位三电平PWM整流器双平衡调制策略研究

针对传统二极管钳位三电平整流器存在桥臂内侧开关关断过电压及直流侧中点电位偏移的问题,对一种新型高压、大功率双钳位三电平整流器进行了研究.分析了其工作原理及双钳位工作机制,推导出其在旋转坐标系下的数学模型,根据电流路径不能突变的特点,提出了能够同时满足直流侧电容及钳位电容电压平衡的"双平衡"调制方法.并通过MATLAB仿...     

VIENNA整流器的滞环电流控制研究

通过分析三相三开关三电平(VIENNA)整流器的工作原理,提出了基于滞环电流比较的控制策略,并将母线电压偏差引入电流参考,通过调节电流参考的直流偏移实现中性点电压平衡。最后通过VIENNA整流器的仿真和2kW样机试验,在电压、负载突变及三相不平衡条件下,验证了控制方法的可行性。稳态条件下其谐波畸变率小于3%,功率因数为0.99。