三电平逆变器改进虚拟空间矢量调制方法

为了平衡中点箝位型(NPC)三电平逆变器的直流侧中点电位,虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法得到了广泛的应用.但在高调制比下,现有优化VSVPWM方法对中点电位控制效果不佳且设计复杂.针对上述问题基于重新构建虚拟矢量提出了改进VSVPWM方法.所提方法不仅实现了高调制比下的中点电位精确控制,还实现了每个大扇区内的矢量序列统一.通过仿真实验,对所提调制方法与现有优化方法进行比较.此外,将重构的虚拟矢量推广至使用传统矢量区域划分的五分区VSVPWM方法.理论分析和仿真结果均验证了所提方法的有效性和优越性.     

基于模糊虚拟空间矢量调制的NPC三电平逆变器中点电位平衡的研究

三电平中点钳位型NPC(neutral-point-clamped)逆变器拓扑结构相比于两电平有能承受高电压、效率高和电磁干扰小等优点,但也存在中点电位不平衡这一固有问题。针对此固有问题,提出了一种新的控制中点电位平衡的方法。该方法是在虚拟空间矢量调制策略的基础上,细分扇区,调整输出电压矢量顺序,增加分配时间的模糊控制因子;冗余小矢量对中点电压的影响可以相互抵消,减少了中矢量的作用时间;通过控制因子合理分配冗余小矢量的作用时间,能有效地控制中点电压偏移。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。     

三电平NPC变流器虚拟空间矢量调制策略与载波调制策略的内在关系研究

分析了虚拟空间矢量调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)策略的基本原理,推导了三电平VSVPWM策略与单相双调制波三电平正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略的内在联系,建立了两者间的调制波等效关系。应用调制波等效关系分析了VSVPWM策略的输出电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、直流电压利用率和关器件损耗。后,提出了基于调制波等效关系的三电平VSVPWM快速实现方案。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于改进虚拟空间矢量的NPC三电平逆变器损耗分析

针对传统虚拟空间矢量算法在实现中点电位全范围可控的同时,增加了元器件开关频率,进而提高了系统损耗导致器件结温升高的不足,提出一种改进的虚拟空间矢量算法,对冗余小矢量的作用时间进行了更加精确的分配,并保证了小区域切换时输出状态平滑过渡,损耗大大低于传统虚拟空间矢量调制,提高了系统效率。仿真及实验验证了该算法的正确性与可行性。     

一种NPC型三电平变流器虚拟空间矢量调制策略的快速算法研究

在NPC型三电平变流器的调制策略中,虚拟空间矢量调制策略(Virtual Space Vector PWM,VSVPWM)是一种全调制度系数和全功率因数中点电压无波动的调制策略,但该调制策略的具体实现过程较为繁琐。分析了VSVPWM策略的基本原理,在此基础上提出了一种三电平VSVPWM策略的快速等效算法-各相电平作用时间计算法,这种快速算法不需进行传统三电平VSVPWM的复杂运算,更易于数字化实现。仿真和实验验证了文中理论分析的正确性。     

基于虚拟矢量三电平NPC逆变器SVPWM调制算法

针对传统的三电平NPC逆变器SVPWM算法存在中点电压不平衡的原因,讨论了基于虚拟矢量SVPWM调制算法。分析了该算法利用三相零序电流分量为零的原理,能实现对中点电压的完全平衡控制,实验结果验证了该算法的可行性和平衡控制的有效性。     

基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法

针对三电平中点钳位逆变器在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域,利用基于虚拟空间矢量的调制方法,当输出三相电流之和为零时,能实现对中点电压的完全控制.为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发正小矢量或负小矢量的方法.构建了三电平中点钳位型逆变器实验平台,对基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性进行了验证.     

基于中点钳位型三电平逆变器的改进型虚拟空间矢量调制策略

在高电压大功率应用场合中,中点钳位型(NPC)三电平逆变器是一种被广泛应用的多电平逆变器,但是该类型逆变器存在中点电压波动和共模电压问题。针对上述两个问题提出一种改进型虚拟空间矢量(NTV~2)调制法,采用零矢量、中矢量和大矢量对虚拟小矢量和中矢量重新定义,使得到的虚拟矢量产生的共模电压最大值为U_(dc)/6,是传统虚拟空间矢量法产生的共模电压幅值的1/2,从而实现对共模电压的抑制。在此基础上,通过合理选取虚拟中矢量分配系数的值,可以在一定范围内抑制中点电压的波动。与传统虚拟空间矢量法相比,所提方法能够有效地抑制共模电压和中点电压波动。仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

NPC三电平逆变器区间可调混合载波调制策略

零序电压注入载波脉宽调制策略作用于中点钳位型(NPC)三电平逆变器时可以有效解决全区间内的中点电压平衡问题,但随着调制度的增加或功率因数的降低,该策略将存在中点电压不可控区间导致中点电压平衡控制能力下降。当采用双调制波载波脉宽调制策略时虽然可以有效降低中点电压的低频振荡,但是开关频率显著增加。为了解决这一矛盾,本文混合上述两种策略提出了一种区间可调混合载波调制策略,通过控制调整因数实现双调制波载波脉宽调制策略作用区间的调整,进而实现中点电压与开关频率的均衡控制。最后,在基于RT-LAB的快速原型开发平台上进行实验研究,验证提出策略的可行性与有效性。     

三电平NPC逆变器的一种新型SVM混合段法调制策略

采用传统的空间矢量调制方法(7段法、9段法等)应用于三电平NPC逆变器时会出现通断次数多的缺点,并且为了消除偶次谐波和保持中性点平衡,需要将每个扇区划分成两个区域,这会导致算法的复杂和采样受限制的情况。针对此,提出了4段法和6段法的混合调制方法。仿真结果表明这种方法可以在不分a、b区间情况下消除偶次谐波、减小开关损耗。此外,还给出了在中性点不平衡的情况下,既调节了中性点平衡又尽量减少偶次谐波的开关调制策略。     

光伏并网NPC三电平逆变器调制算法研究

与传统两电平逆变器相比较,三电平逆变器因输出状态增多,具有动作频率低,开关损耗小,谐波含量少等优点。文中采用NPC三电平逆变器拓扑结构,将60°坐标系下的SVPWM调制算法应用于光伏并网逆变器系统中,算法简洁,易于控制。Matlab/Simulink仿真和实验结果均表明理论分析的正确性以及光伏逆变系统的良好性能,可有效提高交流侧的功率因数,改善并网逆变器的电能质量。     

三电平NPC逆变器的一种空间分区矢量提取的SHEPWM调制策略

深入分析基本空间矢量SV与特定谐波消去SHEPWM之间的内在联系,提出三电平NPC逆变器的一种基于空间分区矢量提取的SHEPWM调制策略,推导出空间电压矢量PWM的三相等效调制波规则采样的开关角矩阵,得出基本空间矢量SV的选用与规则采样的运算关系以及SHEPWM的脉冲状态由基本SV组成的矢量序列特殊解。在此基础上,在三电平NPC逆变器的矢量空间六边形所分区的两电平六边形中,研究SHEPWM脉冲序列的空间电压矢量组成的扇区分布,并提取相应的基本SV,求解作用时间。SHEPWM的脉冲状态由空间分区提取的基本SV矢量序列运算合成而实现,避开了其开关角非线性超越方程组的求解,并具有同样的消谐效果且便于实现。     

三电平ANPC逆变器变虚拟空间矢量控制策略

针对三电平有源中点箝位(ANPC)逆变器存在的中点电压平衡问题,提出一种基于虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)的改进控制策略。通过在原虚拟空间矢量开关序列基础上,根据开关损耗特点重新优化整合,并实时采样逆变器的中点电压偏移值与三相负载电流大小,根据两者对应关系动态选择相应开关序列,实现中点电压平衡控制目标。在满足中点电压平衡的同时,相比较传统VSVPWM策略的九段式开关序列,采用的改进式开关序列有效减小了每个开关周期内功率器件的切换次数,降低了逆变器的导通与关断损耗。最后通过Matlab/Simulink仿真并搭建实验平台验证了控制策略的有效性。     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。     

新型三电平NPC变流器双调制波载波调制策略

提出了一种新型三电平中点箝位(NPC)变流器双调制波载波调制策略。研究了新策略调制波与传统正弦脉宽调制(SPWM)策略调制波的关系,在尽可能减小系统开关频率的前提下推导了新策略调制波的解,并对新策略的直流电压利用率、器件开关频率和输出相电压总谐波畸变率(THD)等特性进行了深入研究,最后进行了实验验证。与传统三电平SPWM策略相比,虽然新型双调制波载波调制策略功率器件开关频率较高,但该策略在任意调制度和任意功率因数下均可保持直流电容电压的平衡,且具有简单易行、易于数字化实现的优点。     

改进的三电平逆变器变虚拟空间矢量调制策略

中点电位平衡问题始终是中点钳位型(NPC)三电平逆变器研究的热点问题。文中首先介绍了NPC逆变器的拓扑结构,并分析了传统虚拟空间矢量调制的工作原理及不足之处。在此基础上,为提高中点电位平衡效果,提出一种改进的变虚拟空间矢量调制方法。该方法首先通过引入变虚拟中矢量平衡因子来重新定义虚拟中矢量,然后分析其在单位开关周期内所能产生的电荷量并据此确立矢量顺序,从而在保持中点电位稳态精度的基础上,提高其动态平衡速度。此外,在确立矢量顺序的过程中,分析了系统的输出状态并引入相占空比法进行优化,以减小系统在动态平衡过程中的输出状态切换次数。仿真和实验结果验证了所提调制算法的有效性。     

NPC三电平逆变器最优化虚拟电压矢量控制

三电平逆变器的中点电位不平衡不仅使开关管的电压应力增加,还会导致输出电流的谐波畸变率增高。因此,三电平逆变器的中点电位平衡控制一直是国内外学者的研究热点。以中点钳位型(NPC)三电平逆变器作为研究对象,提出了一种最优化虚拟电压矢量中点电位平衡控制方法。该方法首先以三电平逆变器固有的有限个离散电压矢量为基础,构造出连续的虚拟电压矢量。然后以参考电压和中点电位平衡为控制目标定义代价函数,此代价函数可以灵活方便地控制逆变器的综合性能。由最优化方法求解出使代价函数值最小的虚拟电压矢量,即为控制参考电压和中点电位平衡的全局最优解,此方法不仅可以保证输出电压有较好的跟踪效果,还具有较强的中点电位平衡能力和抗干扰能力。仿真和实验都对此进行了有效的证明。     

一种三电平虚拟空间矢量调制简化方法

虚拟空间矢量调制(VSVPWM)在三电平变换器中点电位平衡控制方面性能优异,可在全工况内实现中点电位平衡.传统的虚拟矢量调制算法中仍采用查表法,占用大量的计算资源.为简化VSVPWM算法,此处基于虚拟空间矢量的空间对称性提出在旋转60°坐标系下的扇区划分和基本矢量作用时间计算.实验结果表明了简化VSVPWM算法的有效性和正确性.     

一种基于矢量组合列的新型NPC逆变器调制策略

针对三电平中点钳位型(neutral point clamped,NPC)逆变器在实际应用中存在总谐波失真(total harmonic distortion,THD)值ηTHD高、开关损耗大、中性点电压漂移大等问题,提出一种基于矢量组合列的新型调制策略,将单个矢量组合成一组序列,运用半波对称法对矢量序列进行组合,产生一种可以降低THD值、减少开关损耗、抑制中性点电压漂移、提高电压利用率和电能质量的调制策略。仿真和实验结果验证新型调制策略的优越性和可行性。