模块化多电平变流器低频调速系统控制方法

详细分析了模块化多电平变流器能量流动情况,研究了变流器桥臂能量波动的原因,并指出桥臂能量波动与运行频率成反比,且当模块化多电平变流器调速系统在低频运行时,由于模块电容电压波动过大而无法正常工作。针对该问题,文中提出在桥臂共模电流中加入高频正弦分量,并同时在变流器输出共模电压中加入高频方波分量,从而在变流器上、下桥臂间引入高频能量交换,抑制模块电容电压波动。阻感及电机负载的实验结果证明,采用所提出的控制方法后模块电容电压得到有效的抑制,低频调速系统性能良好。     

基于准比例谐振环流控制的MMC变频运行控制

针对模块化多电平变换器(MMC)运行在变频调速状态下子模块电容电压存在剧烈波动、桥臂电流及输出电流存在严重畸变的问题,提出一种基于准比例谐振(PR)控制器环流控制的MMC变频运行控制策略,该策略从桥臂能量出发,通过将引入的高频共模电压和定义的高频共模电流与桥臂能量的平均控制和均衡控制相结合,实现了减弱子模块电容电压波动的目的,同时,还引入了基于准PR控制器的环流控制策略,改善系统的稳定性。最后,通过实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

电流控制型矩阵变换器抑制共模电压控制策略

目前对于传统的交-直-交变频器，已经提出了很多抑制共模电压的方法，而对于矩阵变换器这种新型的变频器，抑制共模电压的研究则进行的较少。在滞环电流和空间矢量复合控制的基础上，针对电流控制型矩阵变换器自身的特点，提出了一种抑制共模电压控制策略。通过细分输入6区间，合理选择零矢量和适当调整开关顺序，使电流控制型矩阵变换器共模电压的峰值下降了33.3%，有效值降低了50%以上，高频频谱也得到了抑制。仿真和实验结果证明了该控制方法的可行性和正确性。     

基于四桥臂共模抑制的逆变器矢量调制策略

此处详细分析了三相三桥臂逆变器共模电压的产生机理,指出了通过构建第4桥臂形成的三相四桥臂拓扑结构在共模干扰抑制方面的有效性;给出了基于第4桥臂共模干扰抵消的三相逆变器脉宽调制(PWM)策略及其开关函数计算方法,并将其应用于电感电流的谐波特性分析计算。最后通过构建额定容量为26 kVA的三相三桥臂/四桥臂逆变原理样机实验证明了上述理论分析对于共模电压抑制及电感电流谐波计算的正确性。     

大功率并联电流源变流器五电平特定谐波消除法

随着电压和功率等级的不断提高,并联电流源拓扑被广泛应用于中压大功率电流源系统的扩容.为解决并联电流源系统中直流桥臂电流不均衡和共模电压过高这2个问题,提出了一种应用于大功率并联电流源的五电平特定谐波消除(5L-SHE)调制方法,同时实现了直流桥臂电流的均衡控制和共模电压的抑制,并且保证了在较低开关频率下并网电流的电能质量.首先,按照脉宽调制(PWM)电流模长的不同将开关状态进行分类,并计算每个开关状态所对应的共模电压大小;其次,在分析冗余开关状态对直流桥臂电流均流影响的基础上建立了均流控制策略;再次,以共模电压较低的开关状态构建5L-SHE波形,并依据均流策略对冗余开关状态进行合理挑选.最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性.     

一种飞跨电容型MMC的低频控制策略

飞跨电容型模块化多电平换流器(FC-MMC)在低频工况运行时,相比传统模块化多电平换流器(MMC),在抑制子模块电容电压波动方面具有不引入额外高频共模电压的优势,但依然存在引入较大高频电流问题.针对该问题,提出一种基于准比例谐振(PR)控制器的FC-MMC低频控制策略.该策略利用每相飞跨电容支路作为高频功率转移通道,通过在每相上、下桥臂内的子桥臂间注入差模高频方波电压与高频基波正弦和3次谐波混合电流的方法,在抑制子模块电容电压波动的同时,减小注入的高频电流以降低开关器件电流应力和系统损耗.另外,还给出子模块电压均衡控制策略.通过实验验证了所提控制策略的正确性.     

基于混合谐波与附属电压的MMC变频运行方法

针对模块化多电平变流器(MMC)在变频运行状态下子模块电容电压存在剧烈脉动、桥臂电流以及输出电流出现严重畸变的问题,提出一种基于混合谐波注入与附属电压能量控制的MMC变频运行控制策略。该策略从MMC桥臂能量出发,通过将注入混合谐波的高频共模环流与方波高频共模电压相结合,抑制子模块电容电压脉动并降低桥臂电流开关应力和系统损耗。同时,还引入了附属电压能量控制,实现了三相桥臂能量的均衡控制,简化了额外的环流控制器,改善系统的稳定性。最后通过实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于子模块瞬时功率跟随模块化多电平矩阵变换器控制策略

通过特殊矩阵结构下各桥臂级联子模块的瞬时功率特性分析,提出了一种基于子模块瞬时功率跟随的三相六桥臂模块化多电平矩阵变换器控制策略。桥臂间电容电压均衡控制环采用电容电压直流量偏差值及差频纹波的混合反馈,实时跟随瞬时功率幅值包络线注入高频共模电流,经由同一闭环实现二者的整体控制,可解决桥臂间无功分配差异和差频电压波动对变换器应用范围的限制;在单一环流路径约束下,叠加输出频率环流调节桥臂间非零序有功偏差,叠加输入频率环流调节相间平衡,环流闭环合成方式不影响控制独立性且易于实现。桥臂电流控制环可实现交流两侧端口电流及内部环流的解耦控制,无需复杂的矢量变换。最后通过不同工况实验验证了该方法的有效性。     

四桥臂并联型有源滤波器复合控制策略

针对四桥臂并联型有源滤波器(SAPF)的拓扑结构,将广义积分器与基于abc坐标系的三维空间矢量PWM(3-D SVPWM)相结合,提出一种新的复合控制策略。其中,广义积分器能够无稳态误差地对特定频率次谐波进行补偿;而3-D SVPWM直流侧电压利用率高,稳定性好,易于数字实现。建立四桥臂SAPF仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明采用所提出复合控制策略的四桥臂SAPF能有效补偿三相电网谐波、基波负序、零序及中线电流,且能对谐波进行分次补偿,兼具较快的动态响应速度和较小的稳态误差,验证了该复合控制策略的正确性和可行性。     

基于空间矢量调制的非隔离型V2G系统共模电流抑制

从系统高频共模等效模型入手,分析确定产生共模电流的激励源;改进传统抑制共模电压空间矢量调制(SVM)算法,优化三相三电平车网互动(V2G)开关状态转换次序,形成五段式去冗余SVM算法,有效抑制共模电压,但三相三电平V2G中点电位不平衡会对共模电压产生影响,限制了共模电流抑制效果。提出了从控制算法和拓扑改进2条途径分别实现中点电位平衡的控制方法。采用控制算法途径时,引入虚拟空间矢量调制(NTV2),剔除输出共模电压幅值较大的冗余小矢量,保证了共模电流抑制效果;重新定义虚拟小矢量和虚拟中矢量,在新型虚拟矢量空间下,提出分区域的混合调制策略,使其开关频率固定,通过控制开关周期内的平均中线电流为零实现中点电位平衡。采用拓扑改进途径时,调制方式仍采用上述五段式去冗余算法,以抑制共模电流;在直流母线处引入H桥平衡电路(或与之等效的单桥平衡电路),根据中点电位的偏移方向,选择平衡电路工作模式来调整直流母线电容所带电荷量,从而抑制中点电位的偏移,并可设置电压误差滞环,进一步增强了该方法的普适性和鲁棒性。仿真实验验证了理论分析和2套协同控制策略的正确性。