混合级联多电平逆变器研究

在传统的级联多电平逆变器的基础上，提出了混合级联多电平逆变器拓扑结构及其相应的混合调制控制策略，针对传统的多电平逆变器存在开关器件电压应力过大的问题，提出了高电压低频阶梯波和低电压高频PWM相结合的混合调制控制策略，并对其逆变系统进行DQ变换建模及仿真研究。     

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...     

级联多电平逆变器研究

介绍了带独立直流电源的级联多电平逆变器的拓扑结构，讲述了优化阶梯波宽度技术的基本原理，并对级联七电平逆变器进行了仿真分析和实验研究。     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种五电平逆变器SPWM控制方法的分析与仿真

为了解决逆变系统中主开关管低耐压值与电力系统中高电压直接匹配的矛盾，国外有许多学者提出了五电平逆变技术，并在工业与铁路牵引系统中有所应用。文章分析了五电平逆变器工作原理，提出了适用于五电平逆变器的SPWM控制技术，对其控制规划进行了描述，并对该控制技术进行了频谱分析。     

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。     

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.     

级联型逆变器的双波段阶梯调制

多电平变换器作为一种应用于高压大功率变换场合的新型变换器,其相应的电路拓扑结构和PWM控制方法是当前的一个研究热点.基于现有的研究成果,本文对阶梯调制特定消谐方法进行了继续研究,推导了阶梯调制特定消谐方程组的模型,在求解过程中提出了双波段的思想,并对这种双波段(Pattern A和B)进行了求解.仿真和实验的结果都证明了阶梯调制特定消谐研究的正确性.     

一种差分对称型五电平逆变器拓扑及分析

大多数多电平逆变器通过前级结构产生不同水平的电压,后级连接到H桥臂以改变输出电压的方向。由于H桥谐波成分高,并且增加了成本,故提出一种差分对称型五电平逆变器。该逆变器拓扑结构对称、控制简单、谐波低,不需要额外的桥臂来改变输出电压的方向,其本身既能产生多个电平又能改变输出电压方向。此外,该逆变器在一个运行周期中,电容均只有一个模态放电,因此电容充电时间大于放电时间,故有足够的能量供给负载。利用MATLAB/Simulink对所提逆变器进行了仿真分析,并搭建了样机进行试验验证,仿真和试验结果与理论分析一致,证明了所提逆变器的有效性。     

Balancing Switching Losses in Three-phase,Five-level Pulse-width Modulation Switched Voltage Source Inverter Using Hybrid Modulation Techniques

This article proposes a new switching strategy for a three-phase, five-level switched voltage source inverter. The single-carrier, multi-level pulse-width modulation (PWM) scheme is employed to generate gating signals for the power switches. The proposed modulation scheme is hybridized to enable the output voltage of the inverter configuration, inheriting the features of switching-loss reduction from fundamental PWM and good harmonic performance from multiple sinusoidal PWM. A sequential switching scheme is embedded with the already-employed hybrid modulation to overcome unequal switching losses and, therefore, differential heating among the power devices. Operational principles with switching functions are given. For an R-L load, Fast Fourier Transform (FFT) analyses of the output voltage waveforms were carried out, and the corresponding total harmonic distortion value of 26.09% was obtained. To verify the performance of the proposed modulation scheme, simulations and experiments are conducted on a 1.2-kW rated prototype of the inverter; adequate results are presented.     

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。     

采用波形合成法的级联型多电平逆变器谐波控制

为改善级联型多电平逆变器输出电压波形质量,对通过控制逆变单元开关角实现级联多电平逆变器谐波控制的方法进行了分析研究。针对解方程组法消除特定谐波中高次多变量方程组难于求解的问题,提出了一种波形合成消除特定谐波的方法。利用此方法可通过简单的三角公式递推计算获得实现特定谐波消除的开关角。依据理论计算结果进行的例证演示列出了开关角所有可能的取值情况,说明通过逆变器开关角的选择可同时实现输出电压中特定谐波的消除及基波幅值的调节。仿真与实验结果验证了该方法的可行性。     

基于微粒群算法的三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻优化

最优化正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation，SPWM)控制是含约束条件的非线性优化问题。该问题的核心是计算出SPWM 的开关时刻，确定特定的开关切换，从而产生预期电压波形，使其基波为给定值，总谐波含量最小。该文首次将粒子群算法用于三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻的优化。在满足一定约束下，用该方法来减小变换器的总谐波畸变率(THD)，以达到消除谐波的目的。仿真研究表明，与自然采样法和遗传算法相比，该方法能更有效、更快速找到最优的SPWM开关时间。