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...     

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.     

一种混合级联多电平逆变器的混合调制

本文研究了一种二极管箝位型混合级联型多电平逆变器的混合调制方法。逆变器由一个二极管箝位型逆变器和一个H桥单元级联组合而成,每个单元采用不同的独立直流电源,此结构还可以扩展到与多个H桥单元级联。相较于传统级联型多电平逆变器,在输出相同电平的情况下,这种逆变器使用较少的开关器件和较少的独立电源即可实现,从而简化了电路,降低了成本。由于使用了混合调制方式,可以使二极管箝位型逆变器工作在低频状态,而传统H桥逆变器工作在高频状态,从而可以在不同逆变器中使用不同的开关设备,并可以有效避免功率倒灌现象的发生。     

五开关H桥逆变器改进PWM控制方法的研究

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPSPWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。     

基于混合级联逆变器的静止同步补偿器的实现

提出了将2H桥-3H桥混合级联多电平逆变器作为静止同步补偿器(STATCOM)的主电路拓扑结构,分析了其工作原理。针对无功功率补偿,研究了2H桥-3H桥混合级联多电平逆变器的阶梯波EPWM控制方法,以较低的开关频率实现了质量较高的波形输出。在理论研究的基础上,对混合级联STATCOM的软、硬件进行了设计和样机实验。实验结果表明,2H桥-3H桥混合级联STATCOM成功实现了无功补偿,具有装置成本低、输出波形质量好以及开关频率低的特点。     

级联型H桥多电平逆变器SVPWM控制研究

此处从H桥级联型逆变器拓扑结构出发,推导出了H桥级联型逆变器电压输出实质是其各H桥左桥臂与右桥臂形成的两电平逆变器组输出电压之差,从而利用相移原理与空间矢量脉宽调制(SVPWM)推导出了适合于H桥级联型逆变器的相移SVPWM。通过十三电平H桥级联型逆变器驱动系统的实验验证了该方法的有效性。     

两单元五开关级联H桥逆变器及其调制策略

大容量中频逆变电源对输出电压波形质量要求较高,且存在开关器件损耗较大的问题。结合两单元级联H桥逆变器和五开关五电平逆变器,得到改进的逆变拓扑,即两单元五开关级联H桥逆变器,并给出了与之对应的改进载波移相正弦脉冲宽度调制策略。改进后的拓扑不仅具备两单元H桥级联逆变器能够实现较高等效开关频率的优点,而且具备五开关五电平逆变器使用开关器件少、输出电压电平数多、总谐波失真小、器件损耗小等优点,因此较适合于大容量中频逆变场合。最后通过Matlab/Simulink平台搭建了两单元五开关级联H桥逆变器的仿真模型,仿真结果验证了理论的正确性。     

基于波形实时分析的动车组三电平逆变器故障诊断技术

多电平逆变器已经广泛应用于高压大功率场合,因此关于这类电路的故障诊断也变得越来越重要。本文研究了三电平逆变器单个器件开路故障的诊断问题。根据调制电压和对应相电流的方向,把电路分成四个工作区间。当器件在不同工作区间开路时,对桥臂电压波形进行详细的实时分析,并提出三条故障判断依据。设计具体的故障诊断电路,根据桥臂电压波形的电平及其持续时间的变化实现器件开路故障的自动诊断。实验结果表明,该方法能够快速区分提出的故障模式,并精确定位到故障器件。     

一种新型的级联型多电平逆变器拓扑

本文介绍了一种新型级联型多电平逆变器拓扑结构,并对其PWM调制算法进行了仿真研究。该拓扑电路与传统的H桥级联型多电平逆变器相比,可以用相对较少的电力电子开关器件实现多电平的输出。该拓扑电路由一系列电平变换单元级联而成,可以减少开关器件的数目及其功率损耗、减小逆变电路的体积、提高逆变效率并具有相对简单的控制系统。最后基于Matlab/Simulink对该拓扑结构的PWM调制方法进行了仿真,仿真结果验证了该拓扑结构的正确性与优越性。     

基于载波移相的级联多电平并网逆变器研究

随着新能源技术的发展,高性能的并网逆变器已成为研究热点。分析了H桥级联逆变器的拓扑结构及载波移相技术的原理,提出一种基于DSP+CPLD实现载波移相的方法,将该方法应用于H桥级联多电平并网逆变器系统中,并通过仿真和实验证明了该方法的可行性,以及系统具有并网电流谐波含量低,开关器件等效开关频率高,低压开关器件实现高压输出的优点。     

并联型级联多电平逆变器直流电容电压控制方法

对电容独立的并联型H桥级联多电平逆变器电压内外环加电流环的3环控制方法进行研究,重点研究电压环的控制,即直流侧电容电压的平衡稳定控制策略,提出了将误差量化为正弦函数叠加于各H桥调制波上的电压移相控制方法,在跟踪输出补偿电流的同时,实现了直流侧电容电压的平衡与稳定控制。仿真实验结果表明:采用该控制策略,各H桥的直流电容电压稳定,各桥之间直流电压平衡,并联装置补偿效果良好。     

级联型逆变器单元故障控制方法

为了提高级联型逆变器在单元故障时的容错能力,在详细分析了功率器件各种故障对电路运行状态的影响后,提出了一种基于差补技术的冗余控制方法。该方法能保证级联型逆变器在某一单元故障后仍能输出相同的输出电压和较低的谐波,以三台逆变单元构成的级联型逆变器为例进行了分析,给出了故障前后,每台单元功率管的开关状态的转换,最后仿真结果验证了所提出的控制方法是正确有效的。     

级联型逆变器的新进展

级联型逆变器作为最早出现的多电平逆变器在大中功率场合得到广泛的应用.在介绍了级联型逆变器的特点、结构、调制和控制手段的基础上,讨论了均衡控制、故障诊断和容错控制,最后介绍了应用情况.     

基于开关管的级联H桥逆变器故障处理方法

为了进一步提高级联H桥型逆变器在开关器件故障时的容错能力，在详细分析了常见的短路和断路等故障对系统输出影响的基础上，提出了仅隔离故障开关管的思路。针对具体故障类型，对同一桥臂的另外一个开关管做出相应的处理，即常开或常闭，而另外一个未发生故障的桥臂仍然继续工作，此时单元的输出是两电平。与目前所采用的传统故障处理方法相比，在大多数故障形式下，该方法均能够提升输出合成电压的幅值，从而减少故障对系统的影响，提高级联H桥逆变器系统的可靠性。文中以六单元级联H桥系统为例进行分析，系统故障前后的仿真和实验结果表明所提出的方案是正确和有效的。     

混合级联型多电平逆变器的研究

提出了一种混合级联型多电平逆变器拓扑结构,给出了逆变器的控制方案。仿真结果表明,逆变器能够以较低的开关频率输出接近于正弦波的电压且只有很低的共模电压。     

一种通用的H桥级联多电平逆变器SVPWM控制

H桥级联多电平逆变器调速系统中,电压矢量数目过多,存在计算困难及电压矢量优化选择的问题.对多电平系统电压矢量的特点和规律进行深入分析,提出了一种简单、通用的电压空间矢量脉宽调制( SVPWM)控制算法.该算法可减小谐波畸变,降低开关频率,能很容易地确定参考电压矢量位置和各矢量作用时间,且占用存储空间小,无需查表.最后,通过13电平H桥级联型逆变器驱动系统的实验,验证了该方法的有效性.     

Cascaded Common Nodal Point Multi-level Inverter Topology

Recent trends in the multi-level inverter (MLI) technology demand reduced number of switches, driver circuits, isolated DC sources, peak inverse voltage (PIV), appreciable number of voltage level, and lower total harmonic distortion. This paper presents an improved cascaded MLI configuration. Each module comprises ten switches, two isolated DC sources, and two capacitors; it can generate a maximum of 9-level output voltage waveform. Optimized switching sequence is developed that ensures minimum switching transitions and is implemented through single-carrier pulse width modulation for the control of the proposed topology. The classical cascaded H-bridge inverter and some recently developed MLI configurations were compared with the proposed inverter circuit. Results show that the proposed inverter configuration generates high number of output voltage levels with reduced number of power switches and PIV. It also has a lower per-unit power loss profile. Unit capacitor voltage balancing scheme is developed, which ensures proper control of the unit step voltage level in each of the cascaded modules, at extreme loading condition. For two cascaded inverter modules, simulation and experimental verifications are carried out on the proposed inverter for an R–L load. Simulation results of the output voltage waveforms and its harmonic spectrum are in conformity with experimental results.     

基于戴维宁等值的电压暂降模拟方法

针对传统的电压暂降模拟方法,在正常和各种故障条件下仅模拟电网的电压特性,不考虑电网的阻抗特性,使得借助于传统电压暂降模拟方法作用于负载上的电压响应与实际电网不相同。因此,文章提出基于戴维宁等值的电压暂降模拟方法。文章提出采用基于阻抗切换方式辨识电网电压暂降时的戴维宁等值参数,该方法可对暂降前后的电压进行精确辨识。文章亦提出采用H桥级联型-逆变器作为电压暂降模拟装置,为使其能灵活可靠模拟实际电网电压暂降外特性,文中提出适用于H桥级联型逆变器的虚拟阻抗控制策略,其能通过参考电压、虚拟阻抗的设置实现所需的电压暂降戴维宁等值外特性的模拟。最后,通过仿真验证了所提电压暂降戴维宁等值参数辨识方法、电压暂降模拟装置控制策略的有效性及可行性。     

H桥级联型逆变器的积分复位控制方法研究

现有的阶梯波调制的级联逆变器的控制方法,由于计算耗时长,在级联单元数超过5个的H桥级联逆变器中难以应用。为解决这一问题,对其采用积分复位控制方法。该方法基于面积等效原理,通过输入输出积分值的比较来计算开关角。此方法计算简单、耗时短,故可用于H桥数更多的级联逆变器的控制。通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

二极管钳位型级联多电平逆变器新型SPWM研究

针对目前级联型多电平逆变器正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)数字化实现问题,分析常规载波调制SPWM算法的工作原理,提出了一种基于脉冲编码与轮换的多电平SPWM调制策略。通过对正弦调制波的提取变换,进行单载波"量化"调制,并采用脉冲编码与轮换控制技术,对"量化"后的信号进行脉冲编码和脉冲轮换,均衡各逆变单元的输出电压与输出功率,以及单元内部电容电压。仿真结果表明,与同相层叠载波SPWM调制策略相比,该调制具有更好的控制效果和更小的计算量;另外,控制算法的消耗资源对比分析表明,所提的控制算法较常规的SPWM算法更节省硬件资源。