三电平DC／DC变换器的拓扑结构及其滑模控制方法

首先阐述了三电平DC／DC变换器拓扑的推导过程，给出了6种非隔离三电平DC／DC变换器和5种隔离三电平DC／DC变换器拓扑结构；分析了三电平DC／DC变换器中，如何设计滤波电路的参数以提高其动态品质；最后以Buck三电平变换器和Buck—Boost三电平变换器为例，分析了滑模控制在三电平DC／DC变换器中的应用前景。     

基于交错控制的三电平升压型DC/DC光伏控制器研究

提出了一种应用于非隔离光伏并网系统的前级DC/DC三电平升压型变换器及其控制方法。该变换器采用Boost三电平(Boost Three-level,Boost-TL)拓扑结构,分析了其工作原理,推导并建立了系统的数学模型。为了减小输出电压和电感电流纹波,提出了采用两开关管移相180°的交错控制策略。同时,针对直流母线中点电位不平衡问题,通过采取一种调整开关管导通时间的方法,实现了两输出电容电压的平衡。该变换器具有体积小、器件电压应力低和转换效率高的优点。最后,搭建了23 kW的实验平台,通过仿真和实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

一种具有中点电位平衡能力的两级三电平逆变器

三电平逆变器开关管应力小,开关损耗低,输出谐波小,因而在大、中功率开关电源中有广泛的应用前景,但其存在着母线电容中点偏移的固有问题,而传统中点电位平衡算法在负载参数变化时存在着不可控区域。采用双输出三电平Boost变换器作为前级,可以在保证宽范围输入电压的同时,对母线电容中点电位进行平衡。分析了传统中点电位平衡算法在负载功率不平衡时的失效问题,在此基础上利用前级三电平Boost变换器解决逆变器的中点偏移问题,给出了变换器平衡母线电容中点电位的一种控制方法,并与传统算法的效果进行对比,最后进行了仿真和实验验证。实验结果证明该方法能够很好的解决负载功率不平衡时三电平逆变器直流母线电容的中点偏移问题。     

二极管中点箝位型(NPC)变频器中点电位控制方法研究

二极管中点箝位型(NPC)逆变拓扑结构在高压大功率变频器设计中得到了广泛的应用,但其存在的中点电位不平衡问题是应用中比较突出的难题之一。本文详细分析了NPC型三电平逆变器中点电位不平衡的机理,从电路拓扑结构和控制方法两方面研究了抑制中点电位偏移的平衡控制策略,采用Matlab/Simulink仿真软件对提出的控制策略进行了仿真、比较,并搭建了NPC三电平变频器实验电路,采用TMS3202407ADSP数字处理器实现了控制算法,验证了所采用的控制方法的有效性,取得了较好的抑制中点电位偏移的效果。     

新颖的双调制波中点电位控制策略的研究

针对三电平中点钳位式逆变器中点电位平衡的问题,建立了中点电位小信号模型,提出了一种新颖的中点电位闭环控制策略。该控制策略采用双调制波脉宽调制方法,不仅可以获得较高的直流电压利用率还消除了中点电位的低频振荡;采用PI调节器作为控制器,具有中点电位动态响应快,并可以实现中点电位的稳态无静差控制。在三电平中点钳位逆变器实验平台上进行了实验验证。实验结果证明了所提出控制策略的正确性和有效性。     

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。     

基于三电平逆变器PMSM控制系统的研究

三电平逆变器中点电位不平衡问题影响永磁同步电机调速性能,基于电荷守恒控制策略对三电平逆变器中点电位进行控制,使中点电位趋于平衡。在Matlab/Simulink平台搭建基于三电平逆变器的PMSM转速电流双闭环控制系统模型,验证了电荷守恒控制策略对中点电位的抑制效果,同时证明了PMSM在中点电位平衡条件下良好的调速特性。     

中点箝位型三电平逆变器在空间矢量调制时中点电位的低频振荡

中点(neutral point,NP)电位偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的主要缺点。该文研究NPC三电平逆变器在空间矢量调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)时的NP电位低频振荡问题。通过计算电压矢量的作用时间并引入电流矢量,建立NP电位的动态模型。分析各个矢量对NP电位的影响。高频和3倍输出频率的低频相结合,构成了NP电位的振荡模式。论文推导出NP电位在单周期内可平衡的条件和1个扇区内的可平衡条件。在实验室样机上验证所提理论的有效性与正确性。     

并联T型三电平储能变流器零序环流抑制

针对共享交、直流母线的T型三电平储能变流器并联系统零序环流问题,建立并联T型三电平储能系统零序环流等效模型,并根据激励源的不同,把零序环流分为通态零序环流、开关零序环流、混合零序环流3类。首先采用一种共享直流中点方案抑制通态零序环流,其次通过一种改进型LCL滤波器方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的高频分量,然后提出一种基于比例谐振控制的零序调制波叠加控制方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的低频分量,最后搭建500 k W的T型三电平储能变流器并联仿真系统。仿真结果证明了文中提出的零序环流抑制策略的正确性。     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wavecarrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。