一种新型混合级联不对称多电平逆变器

提出一种新型混合级联不对称多电平逆变器,这种多电平逆变器由多个不对称四电平逆变器级联在一起构成,输出电压由其级联单元的输出叠加而成.相对于传统的级联多电平拓扑,在得到相同输出电平的情况下,该拓扑需要较少的开关器件,因此可以简化电路结构.但是该拓扑需要特定的独立直流电源.实验室构建了一台单相混合级联不对称七电平逆变器,并采用消谐波混合不对称调制方法对其进行控制,最后通过仿真和实验进行验证.     

三相四桥臂混合五电平逆变器及其3D-SVPWM算法

混合型多电平逆变器可以用较少的开关器件输出更多的电平,常被应用于中频逆变器领域,与传统逆变器相比,具有体积小、成本低和效率高等优点。一种新型的三相四桥臂混合式五电平逆变器拓扑及其abc坐标下的空间矢量脉宽调制（SVPWM）优化算法被提出,通过将直流端3个电容器的电压按1∶2∶1的比例调整,可实现输出线电压的9个电压等级,精简了电路结构,降低开关管应力。最后,所提结构和3D-SVPWM算法的仿真和实验结果验证了该方法的性能。     

不均匀升压的七电平开关电容逆变器

新能源接入电网需要更可靠的逆变器,针对现有多电平逆变器存在拓扑结构复杂和功率器件电压应力高等问题,提出一种不均匀升压的7电平开关电容逆变器。该拓扑结构由双电容开关模块和全桥电路组成,以较少的器件数量和低电压应力实现两倍增益的7电平输出。采用最近电平逼近法和基频调制策略控制开关管的导通顺序,实现电容与电压源的串并联。拓扑结构简单、开关损耗和电压纹波小,且满足电容电压自平衡和不均匀升压功能,极大地降低了电压谐波的畸变率,提高逆变器转化效率。最后对逆变器拓扑结构的工作原理、调制策略和电路参数进行了理论分析,并通过仿真和实验验证了该拓扑结构的可行性与有效性。     

新型混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略

为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,且输出电平数得以增加。然后,为减少所提方案应用于三相系统时所需直流电源的数量,提出了用三电平中点箝位型或T型逆变器电路作为高压单元的三相混合级联多电平逆变器拓扑。之后,针对所提逆变器拓扑的特性,提出了含有移相载波和层叠载波的混合调制策略,在满足逆变器输出高质量正弦脉宽调制电压波形的同时,有效减小了开关电容电压纹波和开关器件的切换频率及开关应力。最后,通过实验验证了所提混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略的可行性。     

一种新型不对称型多电平逆变器

传统级联H桥多电平逆变器增加电平数就需增加级联H桥数量,相应地增加了更多的开关器件.为了提高多电平逆变器的电平数以及使用更少的开关器件数,提出一种不对称型多电平逆变器新拓扑结构.该拓扑结构可以用更少的开关器件生成更高的输出电压电平数,降低了电路复杂性和成本.通过Matlab/Simulink搭建15电平不对称型多电平逆变器模型验证该拓扑的正确性,仿真和实验结果证明了新型多电平逆变器能够用更少的开关器件生成更多电平数的较高质量的输出电压.     

新型单相五电平电压源逆变器

为了改善传统多电平逆变器电路结构复杂的问题,利用较少的功率器件实现尽可能多的电平输出,提出一种新型单相五电平电压源逆变器。新型电路扑结是在传统的单相H桥型电压源逆变器的基础上,增加了两个单向功率开关,利用6个功率开关在交流侧就可以产生5个不同的电平输出。在分析电路拓扑工作原理和6种工作模式的基础上,给出了简单的PWM控制策略。实验结果验证了电路拓扑及其控制方法的有效性。     

一种改进的二极管钳位型多电平变换器拓扑

多电平电路在高压大功率领域的拓展受到其复杂电路拓扑的制约,因此近年来不断有新型多电平电路结构被提出。本文在传统多电平逆变器拓扑结构的基础上,提出了一种新型单相七电平电压源逆变器拓扑。新型电路拓扑是在传统的单相全桥五电平钳位二极管电路基础上,增加了两个开关器件,利用10个开关器件以及4个钳位二极管产生了7种不同的电平输出。详细分析了该逆变器的拓扑结构,给出了PWM控制策略。最后通过仿真实验验证了这种拓扑的可行性。该逆变器对传统钳位二极管逆变器在结构上做出了优化。     

一种新型电压型逆变器拓扑结构及其PWM控制方法

多电平逆变器具有功率容量大、输出谐波小、传输损耗低等优点而得到越来越广泛的应用.其主要缺点是电路结构复杂、需要大量的功率元件、控制方法复杂.在传统H桥级联型逆变器基础上,提出了一种新型逆变器拓扑结构.通过采用辅助双向开关,在提高输出电压电平数的同时大量减少功率开关元件的数量,简化了电路结构.并根据新型逆变器拓扑结构的特点,提出了一种阶梯波PWM控制方法,采用特定谐波消除法(SHE-PWM)对逆变器输出电压的低次谐波进行抑制,同时进行了仿真.最后建立一套九电平电压型逆变器试验系统,对拓扑结构和PWM控制方法进行了验证.     

采用IGCT电压型三电平逆变器的高压变频调速器

摘要： 集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高-高方式的高压变频调速装置。文中提出了基于IGCT中点箝位电压型三电平逆变器的高压变频调速装置主电路，并给出了一台6 kV/1 800 kVA高压变频调速装置的实现。装置交流输入侧采用变压器隔离的24脉冲整流电路来保证输入侧功率因数大于0.96，中间直流环节直流电压为10 kV，逆变部分采用中点箝位(NPC)电压型三电平逆变器输出三相6 kV线电压，每只开关器件由2只4.5 kV IGCT器件串联构成。逆变器采用变频的特定谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)，且输出侧采用LC滤波器来减小输出电压的谐波畸变率及dv/dt。装置采用IGCT作为电子开关进行输出过电流保护。装置实验表明，这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

混合型多电平逆变器电路设计研究

混合型多电平逆变器是最近发展起来的一种多电平改进模式。本文根据混合型多电平逆变器电路结构实现方式的不同,将其分为混合电平式逆变器和混合单元式逆变器,分析了这两类逆变器电路拓扑结构的特点,提出了一种可有效克服高压单元功率器件电压应力、消除低压单元电流倒灌问题的设计方法。仿真实验证明了该方法是有效性。     

Novel current‐source multilevel inverter driven by single gate drive power supply

This paper proposes a novel current‐source multilevel inverter, which is based on a current‐source half‐bridge topology. Multilevel inverters are effective for reducing harmonic distortion in the output voltage and the output current. However, the multilevel inverters require many gate drive power supplies to drive switching devices. The gate drive circuits using a bootstrap circuit and a pulse transformer can reduce the number of the gate drive power supplies, but the pulse width of the output PWM waveform is limited. Furthermore, high‐speed power switching devices are indispensable to create a high‐frequency power converter, but various problems, such as high‐frequency noise, arise due to the high dv/dt rate, especially in high‐side switching devices. The proposed current‐source multilevel inverter is composed of a common emitter topology for all switching devices. Therefore, it is possible to operate it with a single power supply for the gate drive circuit, which allows stabilizing the potential level of all the drive circuits. In this paper, the effectiveness of the proposed circuit is verified through experimental results. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(2): 88–95, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20475     

基于混合七电平电压型逆变器的新型6kV变频器

提出了一种基于混合七电平电压型逆变器的6kV变频器。混合七电平逆变器由1个采用10CT的三相中点箝位三电平逆变器和3个采用IGBT的H桥逆变器串联而成，可充分利用IGCT高压大容量及IGBT高速的特点。PWM控制采用基于参考电压分解的多电平直接PWM算法。数字化实现容易。采用了改进的死区效应补偿方法以获得理想的输出波形。研制了1台基于混合七电平逆变器的交流380V变频调速实验样机。实验结果为新型6kV变频器工业装置的研制打下了基础。     

一类单相电流型多电平逆变器拓扑及其PWM方法的研究

现有的关于多电平逆变器的研究工作主要是针对电压型多电平逆变器(VSI)，电流型多电平逆变器(CSI)的研究成果较少。该文提出了一类单相多电平CSI拓扑，结构简单，所用开关器件数和分流电感数较少；由于拓扑具有自均流特性，即使在电路器件非理想的情况下，无需闭环控制仍然可以实现电流的均衡。文中分析了该类5电平拓扑的工作原理以及分流电感的自均流原理；通过引入多载波POD SPWM 技术，给出了该技术在该类拓扑中的具体实现方法。文中最后给出了仿真和实验结果。     

FPGA控制的不对称多电平逆变器的设计

随着多电平技术在大容量场合的应用,不同结构的多电平拓扑结构不断被提出。论文研究一种混合级联式不对称多电平逆变器,该结构逆变器将传统H桥逆变器进行改进,与H桥相比使用相同器件时,该结构能够输出更多的电平数,或者在输出相同电平数的情况下比传统H桥级联结构使用更少的器件。该多电平逆变器由两个不对称四电平逆变器级联而成,输出电...     

Fault-tolerant switched capacitor–based boost multilevel inverter

This paper proposes a fault-tolerant switched capacitor (SC)–based boost multilevel inverter. The proposed inverter is able to convert a low-level dc voltage into a desired ac output voltage in single-stage power conversion. It can accomplish a high voltage gain by using multiple SC cells arrangement at reduced voltage stresses on the switching devices and passive circuit elements in the boost network. The principle of operation and steady-state analysis of the proposed topology are presented to formulate the mathematical relationship between input dc and output ac voltage. In addition to that, the proposed inverter can also provide reliable electrical power supply at prescribed ac output voltage in the event of open-circuit failure of power switches. The fault tolerability is realized by reconfiguring the pulse width modulation (PWM) control scheme, whereas the reduction in output voltage is compensated by the boosting characteristic of the inverter. The effectiveness of the proposed inverter has been compared with other impedance source multilevel inverters in terms of voltage gain, boosting capability, and voltage stresses. A laboratory prototype of the proposed inverter is developed for experimentation, and its operation is validated by simulation and experimental results.     

A novel strategy for a high‐power utility interactive inverter with a series active filter

High‐power utility interactive inverters used for large‐capacity energy storage systems are composed of multiple connected inverters, in order to realize high efficiency and high performance of the harmonic elimination characteristic simultaneously. Some disadvantages of multiple connected inverters, such as harmonic current flowing from an inverter unit to the other one, and increase of the number of inverter units, cannot be overcome easily. This paper presents a novel strategy for a high‐power utility interactive inverter, which is composed of a large power with low‐switching‐frequency PWM inverter (high‐power PWM inverter), an LC passive filter, and a series active filter (series AF). Because harmonic components contained in the utility line current are absorbed by the series AF, the switching frequency of the PWM inverter can be selected to about 1 kHz. In addition because the power capacity and the output voltage of the series AF can be suppressed lower than 10% of the power capacity and the output voltage of PWM inverter, low‐voltage and high‐speed power devices can be applied to the series AF. Consequently, high power, high efficiency, and high harmonics elimination performance can be realized without increasing the number of inverter units. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(2): 57–66, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10048     

一种三相五电平电流型逆变器拓扑及其PWM控制方法的研究

多电平变流器具有输出谐波小、功率容量大、电磁兼容性好等特性而越来越引起人们的重视。随着超导储能技术的发展,电感储能效率的不断提高,在某些大功率应用场合,电流型逆变器也将发挥出其特定的优点。因此,电流型多电平逆变器拓扑和控制策略的研究具有一定的实际意义。文中提出了一种三相5电平电流型逆变器拓扑,并分析了其工作原理。对多载波PWM控制方法进行简化,采用两个相位相反的三角载波得到3电平信号,经过解耦处理,得到了一种适合于该拓扑的5电平PWM开关控制策略,并进行了仿真验证。最后,建立了一个三相5电平CSI的实验系统,对文中所给的拓扑和控制方法进行了验证。     

基于多电平随机脉宽调制技术的共模电压和谐波抑制方法

在PWM电机驱动系统中,多电平逆变技术可以降低系统中的共模电压和谐波含量,但是由于开关频率是固定的,在开关频率处的谐波仍很大。随机开关频率空间矢量调制技术可以通过对零矢量的控制,实现对共模电压的抑制,并且开关频率的随机化,使得开关频率处的幅值较大的谐波分散为一定带宽的幅值较小的谐波,降低了谐波的幅值。给出了混合型七电平逆变器的拓扑结构及控制方法,将高压单元的低频输出和低压单元的高频输出进行叠加,实现七电平的电压输出。分析了不同的开关状态对共模电压的影响,提出了用于共模电压抑制的矢量选择方法和用于降低谐波的开关频率随机化方法,仿真和实验结果显示,多电平逆变技术和随机脉宽调制技术的结合使用,大大降低了系统的共模电压和开关频率处的谐波分量。     

一类新型的单相直接式电流型多电平变流器拓扑

目前的多电平变换技术主要是针对电压型逆变器.随着超导储能技术的发展,电流型逆变器的储能效率问题必将得到解决,电流型多电平逆变器也将得到广泛应用.文中提出了一类新型单相直接式电流型多电平拓扑.该类拓扑结构非常简单,所用开关器件和均流电感的数目非常少.文中分析了由该类拓扑组成的单相五电平、七电平变流器的工作原理,并研究了它们在感性负载和容性负载时的变流器输出波形.针对该类拓扑,还给出了一种通过调节输出电平宽度消除低次电流谐波的方法.仿真和实验结果验证了新拓扑的正确性和谐波消除法的可行性.