级联型NPC-HB多电平逆变器功率均衡控制策略研究

针对级联型中点钳位全桥(neutral point clamped H-bridge,NPC-HB)多电平逆变器模块间存在功率不均衡的问题,通过详细分析传统基于载波层叠调制策略下模块输出功率与输出电压基波有效值之间的定量关系,提出一种改进型混合调制策略。该策略将载波层叠和移相相结合,不仅能够保证各个模块输出功率的均衡,而且可提高输出电压的等效开关频率,进而有效地降低输出滤波器的体积和成本。文中对模块间功率分布情况以及模块内部各个器件损耗分布情况进行分析,并搭建含两个级联NPC-HB九电平模块的实验样机。实验结果表明该调制策略能够有效解决级联系统中各功率模块之间的功率均衡问题。     

混合十三电平逆变器的倍频调制及功率均衡方法

在逆变器输出电平数目相同的情况下,相比传统级联多电平逆变器,直流侧电压比为1:1:1:3的混合十三电平逆变器拓扑能够减少使用的直流电源和开关器件数量。为解决该拓扑级联单元间输出功率不均衡的问题,并实现倍频调制提高等效开关频率,提出一种在高压单元采用阶梯波调制、低压单元采用融合载波移相和载波移幅的混合倍频调制策略和该策略下的功率均衡控制方法,从而实现了全调制度范围内4个单元之间的输出功率均衡以及3个低压H桥单元之间开关损耗的平均分配,同时保证高压单元功率器件工作在基波频率状态,降低损耗,且逆变器输出电压波形具有3倍频特性。最后通过仿真和实验证明了理论分析的正确性及方案的可行性。     

混合级联九电平逆变器功率均衡调制策略研究

三单元混合级联多电平逆变器可以使用较少的开关器件实现高质量电压输出,但其在传统的混合频率调制策略下存在低压单元开关损耗及级联单元间输出功率不均衡等问题.基于此,首先,提出一种改进型混合调制策略,并推导改进型混合调制策略下级联单元输出电压基波表达式,进而得出各级联单元平均输出功率表达式;然后,对改进型混合调制策略进行功率...     

级联型多电平逆变器的功率均衡控制策略

该文针对级联型多电平逆变器的几种调制方法，包括阶梯波调制法、特定谐波消除脉宽调制法和载波空间排列SPWM法，提出了一种新的功率均衡控制策略。该策略利用级联型多电平逆变器相电压冗余的特点，通过以1/4输出周期为单位互换各个H桥单元的输出电压波形，实现了各个H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。与现有的功率均衡策略相比，新的策略可以在一个输出周期内达到功率均衡，并具有控制简单，H桥单元功率波动小的优点，同时满足对效率和波形的要求。该文以三单元七电平级联型逆变器为例，对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证。     

阶梯波合成级联型多电平逆变器功率均衡策略

首先指出在波形质量要求相同的条件下,III型级联多电平逆变器所需级联单元个数最少。接着讨论了3种级联多电平逆变器功率均衡问题,指出I型级联单元数低于7时,宜采用循环脉冲实现功率均衡,高于7时,宜采用调整开关角的方式实现功率均衡;II型级联多电平逆变器只能通过调整开关角实现功率均衡,由于开关组合方式冗余,II型存在多组功率均衡方程组,而通过计算发现,2单元III型级联多电平逆变器无法实现功率均衡。最后通过一台单相容量为2 kVA的原理样机对3单元II型级联多电平逆变器的均衡策略进行了实验验证。     

混合九电平逆变器改进调制策略及功率均衡控制方法

三单元九电平逆变器可以用较少的H桥单元输出较多的电平数,同时又拥有较好的输出波形质量。但是传统的混合频率调制策略中只对其中一个低压单元采用PWM调制,这会导致两个低压单元间出现开关损耗与发热分配不均的问题,同时传统调制策略还存在输出功率不均衡问题。针对以上问题提出了一种改进混合调制策略以及在该策略下的功率均衡控制方法,该调制策略在保持输出电能质量不变的情况下实现了3个单元之间的输出功率均衡以及开关损耗在两低压单元之间的平均分配。仿真与实验结果验证了该调制策略的可行性。     

CHB多电平逆变器PWM调制优化及功率均衡控制策略

针对级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)多电平逆变器载波空间层叠(carrier disposition,CD)调制策略下,各级联H桥单元输出功率不均衡以及载波移相调制(carrier phase shift pulse width modulation,CPS-PWM)策略下输出线电压总谐波含量(total harmonic distortion,THD)较高的问题,提出了一种基于功率均衡的混合多载波脉宽调制策略。该策略以载波同相层叠调制(in-phase disposition pulse width modulation,IPD-PWM)策略中的一个载波周期段为基本单元,通过周期性的循环改变三角载波在垂直方向的排列方式,从而实现和CPS-PWM策略一样在全调制比范围内各H桥单元的功率均衡;又能在不改变IPD-PWM输出电压波形的条件下,保证输出电压的谐波频谱与采用IPD-PWM策略时完全一致,有效地改善了逆变器输出线电压的谐波性能;从而解决了各级联单元输出功率不均衡和线电压THD较高的问题。最后通过仿真和实验结果验证了该策略的正确性。     

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.     

Ⅱ型不对称CHB多电平逆变器SHEPWM功率均衡控制策略

针对直流侧电源电压比为1:2:4的Ⅱ型不对称CHB(ACHB)多电平逆变器特定谐波消除(SHEPWM)调制存在的各级联单元输出功率不均衡问题,对传统的SHEPWM调制进行改进,提出一种新的功率均衡控制策略.该策略利用Ⅱ型ACHB多电平逆变器输出相电压冗余的特点,对消谐方程组中基波幅值方程表达式进行等效拆分,不仅保证了逆...     

几种优化混合式串联多电平逆变器

串联多电平滤波器被认为是适合于市电电网接口的变换器,适合应用于交流电机驱动及静止无功发生器。本文介绍了几种优化混合式串联多电平逆变器的基本工作原理与控制方法。     

A Single-phase Hybrid Multi-level Inverter

This article presents a single-phase 17-level hybrid multi-level inverter. The cascaded unit is made up of two five-level inverter configurations: a diode-clamped inverter and an inverter constituted of a main inverting H-bridge leg and level-clamping half-bridge circuit. The asymmetrically cascaded inverters have a separate DC input ratio of 1:3 that affects reduction in the power circuit component count in the single-phase multi-level inverter system. The operational principles, modulation schemes, and switching functions have been analyzed in detail. Fast fourier transform analysis of the output voltage waveform was carried out, and a low total harmonic distortion value of 7.61% was obtained. The validity of the proposed hybrid multi-level inverter is verified through simulation and experimental results.     

多电平高压变频中的波形调制方法

本文从调制波变换方法和载波调制技术两个方面介绍了高压变频中常用的一些波形调制方法。同时提出了一种新的波形变换方式——波形连续变换技术（continuous Waveform Modulation,CWM）,最后给出了实际高压变频装置采用CWM技术的输出相电压波形。     

一种非对称多电平逆变器的研究

在级联式拓扑结构的基础上,提出了一种非对称多电平逆变器,该逆变器的每个单元采用将1个二电平逆变器和几个三电平H桥串联组成,控制系统由DSP和FPGA组成.详细描述了该逆变器的拓扑结构及控制思想.该逆变器具有结构简单,输出谐波小,精度高等优点.最后通过实验验证了该逆变器的实际运行效果.     

双低压型混合级联逆变器的改进混合调制

为解决混合级联九电平逆变器中的电流倒灌问题和降低功率平衡方法的数字设计难度,提出了一种改进的混合调制策略。该混合调制策略可分为两步:首先,通过改进混合级联九电平逆变器拓扑及混合调制方法消除电流倒灌问题;然后再利用逻辑运算对低压单元开关管的初始驱动信号进行功率平衡优化,得到低压单元开关管的实际驱动信号,进而简化功率平衡方法。仿真和实验结果表明:该策略能够在较低调制度下,实现逆变器的高压单元工作在基波频率和2个低压单元的功率平衡。     

Staircase Control of Hybrid Cascaded Multi-level Inverter

A cascaded multi-level inverter consists of H-bridge modules that can generally be divided into one with the same DC bus voltage and another with different DC bus voltages. By using the same power device as a standard 7-level 3H-bridge converter, the proposed converter operates with 15-level resolution with separate DC voltage sources of voltage ratio 4:2:1. The analysis of this hybrid cascaded converter with staircase control shows that this proposal can be applied in many power conversion applications, such as flexible alternative current transmission systems, uninterruptible power supply, and electric power conversion, transmission, and storage of renewable energy sources. Simulation results are presented with the proposed 15-level cascaded H-bridge inverter for a low distortion, near-sinusoidal stepped-voltage output, and a laboratory prototype of a 15-level insulated gate bipolar transistor-based cascaded H-bridge inverter is designed and implemented on a digital signal processor. The total harmonic distortion is proved less than 5%.     

新型混合级联多电平整流器的研究

针对级联无桥变换器不能实现单位功率因数运行且功率因数角会随着负载加重而变大的问题,提出了一种新型的基于无桥和全控H桥混合级联拓扑结构的整流器。阐述了该拓扑的基本工作原理,建立了直流稳态的数学模型,分析了拓扑的功率因数范围,计算了电路参数和负载比的取值范围,制定出带有均压环的双闭环控制策略,最后通过实验验证了这一拓扑的可行性和正确性,实现了单位功率因数整流和级联模块均压的预期目的。     

不平衡情况下光伏多电平逆变器的控制策略研究

电网发生不对称故障时,电网电压中存在的负序分量会对光伏并网控制造成影响。为了消除逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波,采用了正、负序独立旋转坐标系的控制方法,做了基于光伏三电平逆变器的电网不平衡情况下的并网控制策略仿真。仿真结果表明采用正、负序独立旋转坐标系的控制方法,逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波得到有效抑制。     

基于快速空间矢量调制算法的多电平逆变器电容电压平衡问题研究

二极管箝位式多电平逆变器由于结构简单,输出波形质量高,可以降低器件耐压等级,在高压大功率场合备受关注。但其存在直流测电容电压平衡问题,另外电平数增多时,空间矢量调制算法也变得复杂而难以应用。该文介绍了一种基于60°坐标系的通用SVM快速算法,可迅速得到参考矢量的最近3个空间矢量及各其各自作用时间。通过总结的矢量分布规律,能够快速得出所有冗余矢量而无须查表。另外对矢量切换原则和输出顺序也进行了分析。在其基础上,提出了动态选择冗余矢量和动态选择矢量序列的方法,针对不同功率因数负载下的电容电压平衡进行了研究并得出了其适用范围。针对高功率因数负载时电容电压失衡的原因,该文从一般意义上进行了分析,并针对五电平逆变器提出了具体的解决方法。仿真结果验证了该文算法的正确性和有效性。     

孤岛交直流混合微电网群多级功率管理策略

为实现孤岛交直流混合微电网群的稳定优化运行,提出一种多级功率管理策略。该策略包含两部分:多级功率分配控制策略和多级功率互动管理策略。多级功率分配控制策略通过功率自治级、功率互助级和功率平衡级等三级控制,实现系统功率的分散管理。考虑系统互联通信正常和通信故障2种运行情况,提出一种适用于交直流混合微电网群的多级功率互动管理策略,实现各功率分配级之间合理的切换管理,保证孤岛系统的供电质量,并减少系统功率互动损耗。设计事件触发控制器,实现多级功率互动管理策略仅在事件触发时刻进行数据交换,降低系统对通信网络的要求。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提控制策略的有效性。