三电平逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制研究

针对临近空间飞行器电驱动系统的高效控制问题,构建一种三电平逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制系统,以减少输出电流的谐波含量,降低转矩脉动,提升驱动系统整体效率。针对三电平逆变器空间电压矢量调制(SVPWM)实现复杂的问题,通过对大、小电压矢量选择的归纳研究,利用矢量的对称性和归一化处理方法,提出一种易于通过可编程器件实现的简洁计算方法,实现不同扇区的统一计算;构建参考矢量的复数表达形式,利用极坐标相角信息简化扇角区间判别。采用Matlab/Simulink分别构建传统两电平逆变器和三电平逆变器直接转矩控制系统进行对比分析,仿真结果验证了该算法在减小电流谐波和削弱转矩脉动方面的有效性。     

三电平逆变器控制方式性能比较

介绍了二极管钳位式三电平逆变器电路拓扑及控制策略,在Matlab／Simulink下进行建模与仿真,通过比较三电平逆变器输出电压和输出电流及其谐波特性,分析了同相层叠载波控制方式和反相层叠载波控制方式的优缺点,为以后进一步研究打下基础．     

双三电平STATCOM的建模与仿真分析

利用开关函数的概念,建立了由2个三电平逆变器和1个输出耦合变压器构成的双三电平STATCOM的数学模型,并对其直流电压波形和交流侧输出电压和电流波形进行了仿真分析.仿真结果表明在工频方波调制方式下,通过合理选择电感和电容参数可获得谐波含量较小的电压和电流波形,从而可用低频大功率开关器件构成开关损耗尽可能小且对电网谐波污染小的高压大容量STATCOM装置.同时,所建立的数学模型及分析方法可推广应用于其它类似结构的电力电子电路的理论分析与仿真研究中.     

T型三电平逆变器在不间断电源中的实现

针对两电平不间断电源（UPS）输出电压总谐波畸变率高的问题,本文设计的单相T型三电平不间断电源有效的降低了输出电压总谐波畸变率。首先根据开关频率和电压应力的要求,对T型三电平逆变器的开关器件和LC滤波器进行了硬件设计。然后,在开关函数模型中加入零电平电压,使逆变器输出三电平电压,有效的减少了输出电压中谐波的含量。最后,通过MATLAB/SIMULINK的仿真和6 kW不间断电源样机在阻性负载、非线性负载下的实验;得到了实验波形和0.23%的输出电压总谐波畸变率,结果验证了硬件设计的正确性,输出电压总谐波畸变率低于IEEE标准中5%的要求。     

Research of Wavelet Modulation for Single-Phase Three-Level Inverter

单相三电平逆变器小波调制策略的研究

刘洪臣,范国磊,苏振霞

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001）

创新点说明：

提出了单相三电平逆变器的小波调制策略,提高了输出电压的基波含量,降低了输出电压的谐波含量。

研究目的：

将小波调制应用于三电平逆变器中,降低输出电压中的谐波含量。

研究方法：

1.小波调制策略从两电平逆变器扩展到三电平逆变器;

2. 通过理论分析三电平逆变器小波调制策略的输出电压基波和谐波含量,证明其方法的优越性;

3. 通过仿真和实验对所提方法的正确性进行了验证。

结果：

基于小波调制的三电平逆变器的输出电压的基波含量高,谐波含量低;

结论：

三电平逆变器小波调制的输出电压谐波含量小、基波幅值大,能很好的改善输出电压质量,并且开关频率低,算法简单,易于实现。对于小波调制策略而言,研究表明小波调制总采样组数D与电压谐波畸变率存在非线性关系,因此当选择适当的采样组数D时,逆变器的开关频率、开关损耗及谐波畸变率将很小。

关键词：小波调制;三电平逆变器;谐波含量;基波

     

电动汽车充电系统三电平PWM整流器的设计

介绍电动汽车充电系统对电网的谐波影响.采用三电平PWM整理器对谐波进行抑制,设计电压电流双闭环的三电平PWM整流电路.分别对输出直流电压和输入电网电压和电流采样,经过PI调节器控制,使输出电压波形稳定,并使电网侧电流和电压达到基本同相,从而减小充电机对电网的谐波影响,提高单位功率因数.     

交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器

为使双向DC/DC变换器以适合的电感值达到输入输出电流纹波小、输出电压纹波小的安全需求,提出一种交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器,该变换器适用于一些极端变换或者高电压变换的场合,如光伏发电系统、不间断电源和分布式发电等场合。详细叙述了该交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器的工作原理,分析了稳定状态下变换器的输出电压,电流纹波,输出电压纹波及开关管承受电压应力,并得到主要工作波形。波形图和分析结果表明,该变换器采用交错对称式电路结构,具有输入输出电流连续,输出电压纹波小,开关管电压应力低,输出电压范围大及输出三电平的优势。     

一种单相并网逆变器的控制策略的研究

单相并网逆变器的控制部分是逆变器设计的重点,传统的PI控制算法下的并网电流与电压存在相位差,在电流较小时相位差比较严重,导致逆变器输出功率因数较低等问题。对单相并网逆变器进行了仿真,提出了基于电压电流双环控制的控制方法,并对其进行仿真验证.实验结果表明,电压电流双环控制的控制方法在一定程度上控制输出电压波形,有效的改善并网电流波形,控制精度较好,可以提高逆变器的输出电能质量,同时可保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。     

多电平变流器在直驱型风电系统的应用研究

为满足直驱型风力发电系统对变流器的要求,采用了级联型多电平逆变器替代传统的两电平逆变器。通过仿真分析表明,以变化的风速为输入,采用最大风能捕获时,逆变器输出电压可追踪电网电压频率和相位,实现单位功率因数输出。采用载波相移的SPWM调制方法,输出电压波形好,产生的高频谐波方便滤除。级联型多电平逆变器作为全功率变流器适合于直驱型风力发电系统。     

多电平逆变器电磁兼容性的实验

通过多电平逆变器电磁兼容性实验,提出了优化的5电平逆变器的拓扑结构和控制方法.实验结果表明,该方法能有效降低电磁干扰和输出电压的谐波含量.     

基于等脉宽调制的分布式光伏发电逆变装置的仿真分析

逆变器是分布式光伏发电系统的重要组成部分,为了得到更好的正弦交流电,减小其谐波含量,建立了基于等脉宽调制的分布式光伏发电逆变装置,讨论了等脉宽调制的原理及其计算方法,研究了不同占空比下的输出电压和电流的波形,通过MATLAB仿真软件分析了输出电压和电流的谐波特性.仿真结果表明,利用等脉宽调制方法得出的输出电压和电流的谐波较小,等脉宽调制逆变电路的谐波特性优于PWM脉宽调制逆变电路.     

单相光伏逆变器自适应谐波消除电流控制策略

针对两级式单相光伏并网逆变器由于死区时间、直流侧波动等原因造成并网电流畸变的严重现象,将特征谐波消除策略应用于并网逆变器,以优化并网电流波形、提高电流跟踪性能。首先通过Park变换实现单相d-q坐标下的电压电流双环比例积分控制（PI）,再增加含动态增益的补偿环节,对PWM调制波进行重构,实现对谐波的补偿,利用莱文贝格-马夸特（LM）算法改进的BP神经网络提高前馈补偿的精度与对电压畸变的适应性。最后,MATLAB仿真研究以及实验验证了该方法的有效性与合理性。     

一种多电平逆变的实现方法

针对传统多电平逆变电路结构和控制原理复杂,实现成本高,且不适应于中小功率逆变场合运用的缺点,设计了一种适用于中小功率场合的多电平逆变。通过组合变流技术合理地控制PWM,获得多电平逆变所需的电压波形。介绍了该多电平逆变的原理和设计方法,给出了系统的电路结构,并通过Multisim11.0对设计进行了仿真。仿真结果表明,能通过控制给定电压的方法实现多电平逆变,输出电压波形能较好地跟随给定,控制方法简单。     

一种高性能逆变电压源的控制系统分析与设计

给出一种用于三相电能表测试的高性能交流逆变电压源的新型控制方案,对该方案进行了详细分析与设计实验测试结果表明：该电压源具有波形失真度小,稳定度高,并且在任何功率因数负载情况下都具有良好的性能     

复合控制算法在逆变器中的应用

针对逆变器在控制方面存在的问题,提出了一种新型的控制算法,即PI控制和重复控制相结合的复合控制方法．本算法利用逆变器输出的电压和电流构成双闭环系统,在保持PI控制和重复控制各自优点的前提下,克服了PI控制稳态性能差和重复控制调节有延时的缺点,很好地改善了逆变器输出波形的质量．仿真结果验证了所提出算法的有效性．     

高压变频调速系统仿真研究

详细地分析了两电平高压变频器共模电压产生机理。为有效抑制共模电压对高压变频器的不良影响,提出了两种措施和一种新型拓扑结构:在24脉波整流输出的直流电路中设置共模电抗器,在三电平逆变器和电动机之间设置输出滤波器,并将滤波器中性点、直流侧中间点和三电平逆变器中性点相连。利用MATLAB的Simulink环境,基于该拓扑结构对6kV/2250kW的电机进行了仿真研究。从仿真结果可以明显看出,所提出的有关减小高压变频器的共模电压的措施有利于减小电磁干扰,提高变频器运行的可靠性。