单相级联型五电平逆变器SVPWM控制研究

本文介绍了单相级联型五电平逆变器电路拓扑及其工作原理,详细分析了一种适用于单相五电平逆变器的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法.该方法将单相空间矢量图划分为四个区间,在区间内由两个电压矢量实现对输出电压的合成.最后利用Matlab仿真软件建立了单相五电平逆变器SVPWM算法仿真模型,并在不同调制度下进行仿真,仿真结果验...     

级联型多电平逆变器最小总谐波失真阶梯调制策略研究

为了降低级联型多电平逆变器的输出电压谐波分量,提出了一种新颖的基于KKT条件最优化方法的阶梯调制策略。利用KKT条件法,经过严格的数学推导,得到相应的导通角计算方法,所提出的阶梯调制策略能够在任意调制系数下最小化阶梯波输出的总谐波失真(THD)。另外利用牛顿-拉普逊迭代法来求取上述导通角计算中的关键参数。为了克服牛顿—拉普逊迭代法计算速度慢的缺点,提出了幂函数逼近法来简化计算复杂度。最后,对上述方法进行了仿真分析,得到了固定和可变调制系数下的级联逆变器输出电压波形和其频谱分布。仿真结果证实了调制策略的有效性。     

改进的同相层叠型SPWM控制级联多电平逆变器

载波移相(CPS)控制策略常用于级联型多电平逆变器,它可自然实现各级联单元输出功率平衡。但是,从输出线电压频谱分布来看,CPS控制没有同相层叠型(PD)控制好。因为将CPS直接应用于级联型多电平逆变器时,各级联单元不能自然实现输出功率均衡。受CPS控制三角载波位置关系的启发,提出一种改进PD控制。将PD的三角载波进行重构,不仅可保留输出线电压波形质量最优,同时还能自然实现各级联单元输出功率均衡。     

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。     

多电平逆变器载波PWM控制方法的仿真研究

讨论了多电平逆变器的PWM控制方法，介绍了它们的原理，为了比较它们的控制效果，采用Matlab软件进行了仿真研究，最后根据仿真结果和分析，得出结论，并对今后的研究提出了建议。     

级联型逆变器的电流SPWM控制方法

传统级联型逆变器的每个级联逆变单元一般都是完全一样的，这样会限制了输出电平的数目，本文在级联单元数不变的情况下，通过改变每个级联单元输入电压之间的变化，得到更多的输出电平，使输出电压波形更接近于正统波，实验结果证明了此种方案是正确可行的。     

级联型多电平逆变器线电压谐波优化的SVPWM策略

级联型多电平逆变器采用载波移相控制可以自然实现各H桥单元功率均衡,开关管开关次数保持一致,而采用同相层叠控制可得到谐波含量更小的线电压,但各H桥单元功率不均衡,开关次数也不一致。本文提出一种结合同相层叠控制和载波移相控制二者优点且实现简单的空间矢量调制策略。通过对电压矢量进行重新组合划分,可以将多电平空间矢量控制算法简化为多个两电平空间矢量的移相叠加。对载波进行重构,可以实现输出线电压谐波更小,同时各H桥单元功率自然实现均衡,开关管开关次数达到一致。搭建了一台三相4.5kW的级联型五电平逆变器,对所提出的SVPWM策略进行了实验验证,实验结果表明所提出的空间矢量调制策略的有效性。     

级联多电平H桥逆变器的同相层叠型SPWM脉冲分配方法

提出一种适用于级联H桥逆变器的新型同相层叠(IPD)型正弦脉宽调制(SPWM)脉冲分配方法。根据多电平级联H桥的一般模型,分析了功率不平衡的产生原因,引入功率失衡度的概念,推导出新型IPD型SPWM脉冲分配原理。该方法将各H桥单元的触发信号进行周期轮换,经过3/4个输出周期便可实现功率平衡,而且保证了线电压的波形质量,具有比载波移相(CPS)法更低的总谐波畸变率。以7电平级联H桥逆变器为例,仿真和实验结果证明了所提新型IPD型SPWM脉冲分配方法的可行性以及理论分析的正确性。     

级联型逆变器输出电平的研究

传统级联型逆变器的每个级联逆变单元通常是完全一样的,这样会限制输出电平的数目。本文提出在级联单元数不变的情况下,通过改变每个级联单元输入电压之间的变比,得到更多的输出电平,使输出电压波形更接近于正弦波。本文介绍了电流SPWM控制方法,对其在不同输出电平时的控制规则进行了描述,并对该控制技术进行了频谱分析。实验结果证明,该方案是正确可行的。     

级联型多电平逆变器中的谐波控制

级联型多电平逆变器中,逆变器模块单元数越多,输出波形质量越好,但模块数的增加也同时意味着成本的增加.本文分析了最小模块单元数级联型多电平逆变器在高频应用中的谐波控制问题.通过求解器件开关角方程,给出了模块电源电压比值不同时开关角的选择范围及输出电压基波幅值的调节范围,并依据输出电压谐波畸变率与基波幅值关系,总结了模块电源电压比值的选择原则.仿真与实验结果证明了理论研究的正确性与可行性.     

九电平级联H桥逆变器电压调制技术的仿真研究

首先介绍了H桥级联九电平逆变器拓扑结构和CHB逆变器常用的两种调制方式:相位移位调制和电压移位调制.然后着重对电压移位调制技术进行了详细的介绍,并通过Mat-lab/Simulink/Powersystem仿真软件对其进行了仿真研究,最后通过实验装置做了具体的实验,实验结果验证了本文分析的正确性和CHB逆变器在高压变频及电力系统柔性输配电等领域的高实用价值.     

级联型变频器输出性能与调制度关系的分析

幅值调制比是PWM调制技术中一个重要的参数.基于此,分析了级联型多电平变频器调制度与输出性能的关系:它不仅与输出电压的高低密切相关,而且还与输出电平数、输出谐波等有关,调制度区域越小,输出电平数越少,谐波含量也越高,因此其输出性能也越差.最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

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%.     

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.     

级联H桥逆变器差补调制方式的研究

详细介绍了单个H桥及级联型逆变器的结构,并对正弦差补调制方式控制下H桥的输出电压进行了详细的谐波分析。差补调制方式控制的H桥能够输出3种电平,能够消除大部分低次谐波及所有的偶次谐波,主要谐波频带远离基波,且范围是两电平的2倍。多个H桥级联后的系统输出具有良好的谐波特性,无需滤波即可直接作用于电机。仿真结果和理论分析一致。     

基于三次谐波注入的级联多电平逆变器

详细分析了调制波变换技术和三次谐波注入多电平逆变器的原理。以及三次谐波注入后逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。并且,分析了在级联多电平逆变器开环PWM控制下,一般SPWM与三次谐波注入的不同。提出三次谐波注入法能够在不影响负载电流电压的情况下实现载波调制的优化控制,提高电压利用率。在Matlab／Simulink环境下通过仿真,证实了理论的正确性。     

单相级联型多电平逆变器一维空间矢量调制方法

电压空间矢量脉宽调制算法在应用于多电平变换器场合时存在计算复杂、扩展性差的缺点。针对单相级联型多电平逆变器,结合错时采样原理,提出一种简化一维空间矢量调制算法。通过简单运算可以得到一维电压矢量的选取和相应的作用时间,并合理选择优化的开关导通序列,同时利用冗余开关状态实现死区,有效地避免了桥臂直通的危险。仿真和实验结果证明了本文提出调制方法的正确性和可行性。     

三相SPWM逆变器恒压恒频控制策略

提出一种基于坐标变换的三相恒压恒频(Constant-Voltage Constant-Frequency,CVCF)SPWM逆变器闭环控制策略。该方法利用坐标变换的思想,将SPWM逆变器从三相静止坐标系变换到两相同步旋转坐标系下,建立了逆变器输出侧数学模型,进而对输出电压的d、q轴分量分别进行PI调节,从而根据生成调制信号,实现三相逆变器的恒压恒频控制。该控制方案的控制结构非常简单、控制成本低。仿真结果表明,系统具有动态响应快,稳压精度高,输出电压的总谐波畸变率小等优点。     

基于MATLAB/SIMULINK的双频逆变器的仿真

逆变器输出电压波形质量与开关频率高低密切相关,但开关频率的提高带来了开关损耗提高.为了减小开关损耗提出了使用双频逆变器提高系统效率.它的高频部分采用单周控制方式,低频部分采用滞环控制方式,采用MATLAB软件仿真链接进行仿真.结果表明,跟普通单频逆变器相比,双频逆变器输出电压谐波总畸变率与普通高频逆变器差不多,达到1%以下.同时高频开关的电流大大减小,仅为单个高频逆变器中电流的20%左右,工作效率比单个高频逆变器提高5%以上.     

基于三次谐波注入的级联多电平逆变器

详细分析了调制波变换技术和三次谐波注入多电平逆变器的原理,以及三次谐波注入后逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。并且,分析了在级联多电平逆变器开环PWM控制下,一般SPWM与三次谐波注入的不同。提出三次谐波注入法能够在不影响负载电流电压的情况下实现载波调制的优化控制,提高电压利用率。在Matlab／SimulinK环境下通过仿真,证实了理论的正确性。