单相光伏并网发电系统的NPC三电平逆变器研究

为提高单相光伏并网发电系统的功率因素和输出电压电能质量,降低逆变器单位功率的成本和谐波含量,提高系统的灵活性,提出了一种NPC三电平单相光伏并网逆变器。分析了NPC型三电平的工作原理,研究了NPC型三电平直流侧中点电位不平衡问题,采用空间矢量控制的SVPWM方法对逆变器进行控制。基于MATLAB/SIMULINK仿真环境,建立了NPC三电平SVPWM控制的单相光伏并网发电系统,仿真结果验证了逆变器及控制策略的有效性。     

直驱永磁同步风力发电系统双PWM控制策略

为了提高效率,直驱永磁同步风力发电系统采用三电平双PWM变流器。分析了永磁同步发电机(PMSG)和网侧变流器的数学模型,PMSG采用转子磁场定向的矢量控制策略,网侧变流器采用电网电压定向的矢量控制策略。还详细分析了背靠背系统的中点电压数字模型,由此模型得到通过注入零序电压来平衡中点电压的方法。最后通过风力发电模拟实验,实现了系统单位功率因数发电并网,验证了系统控制策略的有效性;实验结果表明,所采用的中点电位平衡方法具有较好的动稳态平衡能力,能够实现中点电位平衡。     

基于背靠背三电平电压变换器的直驱式风力发电系统

直驱式风力发电系统由2个背靠背二极管中点钳位型三电平电压变换器构成,机侧变换器采用间接转矩向量控制,通过调节永磁同步发电机的转速,实现风能最大跟踪;网侧变换器采用电网电压定向的向量控制,实现d、q轴电流解耦控制,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率。针对直驱式风力发电系统中能量流向以及二极管中点钳位型三电平的特点,提出了一种只需检测上、下电容电压,首发向量全部为负短向量,利用冗余电压向量控制中点电压平衡的方法。为提高该系统抗电网电压波动能力,采用软件锁相环,实现电网电压的同步。仿真结果表明,该控制策略实现了最大风能跟踪和功率因数为1的逆变。     

三相八开关逆变器的容错控制策略

针对中性点箝位型（NPC）三电平逆变器的容错拓扑及其控制问题,考虑逆变器发生功率器件断路故障情况以及故障前后空间矢量的变化,当故障发生时,将输出端子连接到直流链路的中性点,建立可容错三电平逆变器模型,实现开路故障下的容错控制。同时考虑逆变器直流侧中点性电压平衡问题,采用零序电压注入法,抑制了中性点电位的波动。仿真结果证明了该容错控制策略的可行性和有效性。     

NPC三电平整流器中点电位控制方法的研究

为了解决三电平整流器中点电位不平衡问题,以NPC型三电平整流器为例,在介绍NPC型三电平整流器的主电路结构基础上,分析了中点电位不平衡问题。详细介绍了基于SVPWM控制的中点电位控制策略,通过合理地选择正负短矢量来使中点电位趋于平衡。提出了一种改进方法即基于电荷守恒的控制策略,以保持一个采样周期内流入中点的电荷等于零为原则,通过控制正负短矢量的作用时间来控制中点电位。通过计算机仿真分析验证了中点电位控制方法的有效性。     

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。     

T型三电平逆变器的中点平衡建模与控制

T型三电平电路是一种新颖的钳位型拓扑,它通过双向开关实现直流侧中性点与负载的连接;与传统二极管钳位(NPC)相比,该电路器件少、器件损耗均匀、运行效率高,因此在光伏等新能源发电中得到大量应用。中性点电压平衡问题是该类电路的固有问题,需妥善解决。文中首先分析了T型三电平中点电位的产生机理和影响因素,接着建立了中点电位的数学模型,提出了一种基于调制波电压指令分区的分析方法,得到零序电压对中点电位的解析表达式,据此建立了中点电位的平衡控制策略,并对控制器进行了设计。最后通过仿真分析,验证了理论分析的正确性。     

基于双钳位变流器的直驱式风力发电系统控制方法研究

为了抑制永磁直驱风力发电系统中变流器中点电位波动及IGBT关断过电压,引入了双钳位三电平变流器结构,分别提出了整流和逆变状态下双钳位三电平变流器中点电位和钳位电容电压平衡控制方法。推导出了双钳位三电平整流器和永磁同步电机数学模型,给出了双钳位机侧变流器和网侧变流器控制方法。最后,采用MATLAB搭建了系统仿真模型,并基于模拟风电系统进行了实验,结果均证实了研究内容的正确性。     

NPC型三电平逆变器中点电位平衡算法的研究

分析了NPC型三电平逆变器的工作原理,中点电位不平衡带来的危害和中点电位波动的原因。介绍了一种通过控制正负小矢量作用时间的中点电位平衡算法,采用MATLAB/Simulink仿真软件对该中点电位平衡算法进行了仿真,搭建了三电平逆变器电路,进行了实验研究。通过仿真和实验,验证了该控制策略的有效性。     

永磁风电机组零电流矢量控制策略研究

双PWM型永磁风电机组一般采用id=0的矢量控制策略.本文详细介绍了这种控制方法,在Matlab/Simulink平台搭建了并网永磁直驱风力发电系统模型.其中发电机组侧基于转子磁链定向,系统并网侧基于电网电压定向.对系统最大功率追踪时的运行特性进行了仿真试验.仿真结果验证了该控制策略的有效性和优缺点.     

海上风电场三电平VSC-HVDC系统仿真研究

随着土地资源紧缺和海上风电成本的不断降低,海上风电开发与建设受到各国重视,且随着海上风电场规模的扩大,急需采用柔性直流输电变流器装置.这里研究了海上风电场柔性直流输电变流器拓扑结构及控制方式,其中,主电路采用中点箝位式三电平结构,通过建立该结构的等效数学模型,根据空间矢量调制算法,检测交流侧电流方向以及直流侧电容电压,...     

双馈风力发电机变换器的控制方法研究

本文主要研究了双馈感应电机(DFIG)的网侧和转子侧变换器的控制方法。双馈感应电机中转子侧变换器采用定子磁链定向矢量控制技术,实现了风能的最大跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。网侧变换器采用电网电压定向矢量控制技术,控制了直流母线电压的恒定以及调节了网侧的功率因素。采用PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件,构建了包括风速模型、风力机模型、变速恒频双馈电机、定子侧和转子侧变换器在内的双馈风力发电机仿真模型。仿真实验结果表明,所提方法是有效、合理的。     

基于SVPWM三电平变换器的变速恒频风力发电系统

分析了基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的三电平变换器,提出将其引入变速恒频双馈风力发电系统。整体分析了基于三电平的变速恒频双馈风力发电系统模型,并分别详细分析了基于三电平SVPWM网侧变换器的数学模型和控制结构,机侧空载并网的数学建模和控制结构。仿真结果表明,该三电平变换器有效降低了开关损耗;减小了纹波电流;输出电平增多,减小了电压变化;波形质量得到了很好的改善。仿真结果还表明,该三电平变换器能有效地实现风力发电系统的变速恒频控制,适用于变速恒频双馈风力发电系统。     

兆瓦级风电变流器在低穿时热负荷再分配调制策略研究

多电平拓扑结构风电变流器中,三电平中点钳位型拓扑是在海上兆瓦级风电系统中最有应用前景的。然而,随着风电机组电网适应性的需求越来越多,对变流器系统的可靠性要求也越来越高。针对这个问题,本文首先对兆瓦级三电平中点钳位型风电变流器在低电压穿越时的热负荷分布进行了分析,然后提出了一种改进的空间矢量调制方法,在该方法作用下可以使得各个功率器件热负荷重新分布。为了验证该调制方法的有效性,设计了相关试验,试验结果表明,在新的调制策略作用下,变流器在低电压穿越时各个功率器件的热负荷趋于均衡,最大热应力功率器件的结温也在正常范围内,该方法在改变热负荷的同时,还增强了对中点电位的控制能力,而这是中点钳位型变流器的关键技术之一。     

二极管中点箝位型三电平变流器改进设计

多电平变流器在风电并网的中高压大功率场合得到了广泛的研究和应用。以二极管中点箝位型三电平变流器为研究对象进行分析,其直流侧中点电位不平衡问题是该变流器的致命弱点,影响着变流器的可靠性。在此提出了一种解决三电平变流器中点电位平衡的硬件电路,与其他解决中点电位平衡的硬件电路相比,该电路不仅能使中点电位达到平衡,而且减少了电路中的器件,使电路的复杂程度降低,运行成本降低。最后用MATLAB/SIMULINK仿真软件对该方案进行了仿真分析,仿真结果表明中点电位达到了平衡,从而验证了该方案的正确性。     

Multilevel PWM VSIs

The coordinated control strategy between the grid and load controllers for a regenerative AC converter consisting of back-to-back, three-level, neutral-point-clamped PWM VSIs was studied in this article. The focus here is on the coordinated DC link voltage control through the coordinated power flow control and the coordinated DC link neutral point control. Various neutral point control methods, including a new linear control scheme, were also discussed. The simulation and experiment results showed that the coordinated approach can significantly improve system response, reduce system stress, and help eliminating nuisance trips.     

Double-fed induction generator control for variable speed wind power generation

Vector control of a doubly fed induction generator drive for variable speed wind power generation is described. A wound rotor induction machine with back-to-back three phase power converter bridges between its rotor and the grid forms the electrical system. The control scheme uses stator flux-oriented control for the rotor side converter bridge control and grid voltage vector control for the grid side converter bridge. A complete simulation model is developed for the control of the active and reactive powers of the doubly fed generator under variable speed operation. Several studies are performed to test its operation under different wind conditions. A laboratory test setup consisting of a wound rotor induction machine driven by a variable speed dc motor is used to validate the software simulations.