基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

直驱风力发电变流器需要全功率变流器,其网侧变流器设计要求低谐波输出、宽电压工作范围、高可靠性及快速的动态响应能力。受现有功率器件及其开关频率、发热等条件制约,采用单模块的变流器难以满足系统要求,因此采用载波移相并联作为并网变流器,使系统冗余性增强、输出电流控制的等效开关频率和采样频率都得到了提高,输出滤波电感的压降减小,提高了系统动态响应能力。针对载波移相并联变流器的环流问题,通过对载波移相并联系统环流数学模型的分析,提出了一种可以有效抑制环流同时改善系统动态性能的总电流输出外环加环流控制环的控制策略。仿真和实验结果验证了所提控制方案的可行性和有效性。     

并联双PWM变流器在低速永磁直驱风力发电系统中的应用

基于大功率低速永磁直驱风力发电系统高可靠性要求,以背靠背载波移相并联双脉宽调制（PWM）变流器作为永磁直驱风力发电功率变换单元,对变流器冗余性、并联特性、输出开关纹波特性进行了分析设计。重点针对载波移相并联单元间存在的环流问题进行了分析,提出了一种低频环流抑制方案。另外,采用基于现场可编程门阵列（FPGA）作为辅助处理器的控制器方案实现载波移相并联控制。经过实验验证了所述变流器在可靠性、环流抑制性能、谐波特性,以及硬件实现等方面均能较好地满足系统要求,可适用于低速永磁直驱发电系统。     

10kV电能质量扰动综合发生装置的研制

提出了一种能模拟电力系统电压扰动与电流扰动输出的电能质量扰动综合发生装置,能输出电压暂降、电压波动和闪变、电压谐波、电流谐波、电压电流三相不平衡等波形,具有输出波形好、功率大、电压等级较高等特点。该装置采用多绕组变压器+全控型变流器+载波移相级联型多电平变流器结构,整流部分采用电压电流双环控制,输入电流波形好,直压稳定,逆变侧采用载波移相级联多电平控制策略,输出波形精度高。在PSCAD仿真分析的基础上,研制1.5 MVA/10 k V电能质量扰动综合发生装置样机,仿真和实验结果验证了装置主电路和控制策略的正确性。     

单相串并联型多电平逆变器控制策略的研究

分析了串、并联型逆变器的拓扑结构和输出电压、电流的特点,根据各开关管相位角偏移规律,提出了串、并联型多电平逆变器载波移相控制策略,并用6个H桥设计了一套基于数字信号处理(DSP)+复杂可编程逻辑器件(CPLD)载波移相技术的串、并联型逆变器试验系统。仿真和试验结果证明了串、并联型拓扑结构和控制策略的可行性。     

基于载波移相大功率并联逆变器输出谐波分析

以超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)中的快控电源为背景,研究分析了采用载波移相PWM技术实现逆变器并联输出的系统设计方案,并利用双重傅里叶变换对逆变器并联输出谐波进行分析,建立其数学模型。仿真和实验表明,采用载波移相PWM技术实现逆变器并联输出可以消除低次谐波,提高等效开关频率,对实现电源系统大电流输出与快速响应具有良好效果。     

四逆变器并联磁悬浮列车牵引系统的谐波抑制

本文提出基于载波移相叠加的四逆变器并联系统作为磁悬浮列车牵引系统拓扑,采用载波移相控制技术,各逆变器通过电抗器连接,以满足磁悬浮列车低速运行阶段直线同步牵引电机起动电流大、电压相对较低的要求,载波相位依次相差π/2,与载波同相四逆变器并联系统相比,牵引系统谐波含量显著降低。同时提出一种新的频域谐波分析方法,给出了谐波幅值与调制比之间的定量关系。仿真结果表明该方案的可行性及分析方法的正确性。     

三相级联多电平并联有源电力滤波器

为了提高有源功率滤波器的电压和功率等级,采用H桥级联配合多电平技术是一种有效的解决途径。介绍了并联有源功率滤波器的基本原理及H桥级联的载波移相控制技术,采用固定开关频率的直接电流控制方法设计了一套基于数字信号处理器(digital signal processor)和复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device)载波移相的H桥级联多电平并联有源电力滤波器系统。该系统具有利用低开关频率、低电流谐波、低压开关器件实现高压输出的优点,并通过仿真和实验加以验证。     

三电平H桥级联型逆变器

级联型多电平变频器输出电压谐波含量小,易于实现模块化,适用于高压大功率场合.本文主要针对三电平H桥级联型逆变器的拓扑结构和控制方式的相关问题进行分析与研究.级联个数不同,对控制方法也有不同的要求.提出了基于载波层叠调制和载波移相调制的混合载波调制方法,三电平桥臂内采用反相层叠载波调制,级联单元间及桥臂间均采用载波移相调...     

基于载波移相控制的单元串联多电平变频器的分析研究

简单介绍单元串联多电平变频器的拓扑结构和载波移相控制的工作原理,提出了3种不同的方法生成H桥功率模块的PWM开关信号,并分析在各个控制方式下输出电压波形和谐波成分的不同。使用MATLAB软件进行系统仿真,分析在调制比M降低时对输出相电压、线电压和电流的影响,以及谐波含量和谐波总畸变率(THD)的变化。     

独立输入并联输出双有源全桥DC-DC变换器无电流传感器均流控制

针对电力电子变压器(power electronic transformer,PET)中的独立输入并联输出双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器的功率平衡问题,基于双重移相控制(dual phase shift,DPS)提出一种无电流传感器均流控制策略,可保证系统各相DAB模块在参数不匹配或输入电压幅值不相等时能实现传输功率的自动平衡。该方法通过扰动实现系统参数的自动估算,并完成各相并联输出模块的逐级自动均流,从而实现各DAB并联模块的功率平衡控制;相比传统的单移相均流控制方法,提高了变换器运行效率的同时简化了系统电路降低成本。以两相独立输入并联输出系统为例,搭建10kW实验平台进行稳态和暂态实验,验证所提出控制方法的可行性和优越性。     

基于扩展移相的ISOP-DAB变换器混合优化控制方法

输入串联输出并联-双有源电桥(ISOP-DAB)变换器多应用于大功率高电压场合,为降低ISOP-DAB变换器的电流应力并提高系统的动态性能,本文提出一种基于扩展移相调制混合优化控制方法。首先分析在扩展移相下变换器的工作模式和功率模型,通过拉格朗日优化算法获取电流应力最优的相移组合,并结合虚拟电压均衡控制方案,以应对负载突变或输入电压扰动状态,同时结合变换器的结构特征使用输入电压均值完成模块间功率的动态平衡。最后,将混合优化控制方法、基于单移相的虚拟功率控制和传统的扩展移相优化控制进行对比实验。实验结果证明了混合优化控制在功率均分的同时可以实现电流应力优化,提高能量传输效率,同时也显著地改善了变换器在扰动情况下的动态特性。     

直流高压ISOP型多电平逆变拓扑控制及对比分析

在输入直流电压较高的场合，考虑到逆变器的功率开关管耐压能力有限，采用了一种输入串联输出并联（ISOP）逆变器拓扑，由两个单相全桥逆变器模块组成，在输入均压控制下可以均分输入直流电压，使功率开关管只承受输入直流电压的1/2，并在载波移相正弦脉宽调制（SPWM）方式下输出电平数增加，从而可以降低输出电压的THD。此外，在谐波、扩展性等方面对比ISOP逆变器和有源中点钳位（ANPC）三电平逆变器，指出ISOP逆变器的优越性。最后进行了仿真验证。     

基于载波重构的级联逆变器功率均衡调制策略

针对已有调制策略应用于级联H桥型(CHB)逆变器中时存在的不足,结合载波移相(CPS)和载波同相层叠(PD)调制策略的优点,提出一种基于载波重构的新型功率均衡调制策略。所提调制策略通过对改进的CPS调制策略中三角载波进行重构,得到一种仍然保留载波移相特征的新型载波排列方式,且采用新型载波排列方式进行调制,逆变器输出电压谐波特性与PD调制策略下的完全一致。因此,在所提的新型功率均衡调制策略下,可以实现级联单元输出功率自均衡,同时可以有效改善逆变器输出线电压谐波特性。本文以三单元级联H桥型逆变器为例研究载波重构方法,分析新型功率均衡调制策略原理及功率均衡所需时间,并通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和调制策略的可行性。     

感应耦合电能传输系统输出功率调节方法

高效调节输出功率是感应耦合电能传输系统的关键问题之一。文章分析了调幅、调频、移相以及能量注入控制四种基本功率调节方法的工作原理及其特征。根据移相控制改变逆变器移相角调节输出功率的特点,提出了一种新型基于谐波的移相控制功率调节方法,推导了从基波切换为各次谐波的移相角以及各次谐波工作下合理的移相角范围。该方法采用谐波替代基波传递功率,在输出同样功率情况下可降低器件开关频率。本文以3次谐波为例,通过实验验证了新型功率调节方法的有效性。     

基于载波变幅移相调制方法的串联型微网功率平衡控制

针对普通微网中输出电压谐波含量大、波形不理想等问题,研究一种将光伏、风力等微源经逆变器串联形成的微网系统。重点分析和研究了载波变幅移相调制方法下系统输出电压特性及串联型微网功率平衡控制。首先对系统结构进行简要说明;其次分析了载波变幅移相调制方法,推导了系统输出电压的傅里叶表达式,并基于此对系统电压特性进行分析;最后以三微源串联微网为例进行Matlab/Simulink仿真分析,结果验证了该控制方法的有效性。     

输电线路高频融冰大功率激励电源设计与控制方法

本文设计了一种高频融冰大功率激励电源模块化结构。输入侧应用多重化PWM可控整流和功率单元输入载波相移技术,对输入谐波和功率因数控制;组合逆变器采用相移SPWM技术以克服大功率开关器件开关频率低无法输出高频的难点,并采用输入均压、输出均流的控制策略,各单元间通过均压、均流母线相互通信,抑制了功率单元并联结构产生的环流。搭建的融冰电源仿真试验结果表明:该融冰激励源输出频率可达到40 k Hz,输出电压稳定,谐波含量少,控制方便,为输电线路新型融冰装置研发提供了技术参考。     

一种改进的CHB多电平变换器PWM调制策略

级联H桥CHB(cascaded H-bridge)多电平变换器是中压大功率电机驱动系统最广泛采用的拓扑,传统LS-PWM和PS-PWM不能很好地兼顾输入、输出电流的谐波性能,对比了CHB多电平变换器在这两种调制策略下的输入和输出THD,分析了两种方法下输入、输出波形产生区别的本质原因,进而探讨了一种局部载波移相PWM调制方法。该方法吸收了两种调制方法的优点,发挥PS-PWM调制时模块功率均衡和网侧输入电流谐波低的特点以及LS-PWM输出电能质量好的特点。最后,搭建了三相七电平CHB变换器实验平台,对局部载波移相PWM调制策略进行了验证。     

级联型逆变器载波周期脉冲调整的功率均衡方法及特性分析

对于级联H桥型逆变器,传统载波同相层叠调制策略和载波移相调制策略均无法使逆变器既具有最优线电压谐波特性,又能够实现级联单元间的功率均衡。为此,提出一种载波周期脉冲调整的功率均衡方法,此方法基于载波控制自由度,以载波周期为单位对传统载波排列进行调整;阐明了三单元载波分布的特征规律,仅需满足在第二层各级联单元载波均匀分布,即可以较少的载波数量在单位输出周期内实现级联单元间的功率均衡,且逆变器具有与传统载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波特性。与此同时,详细推导了任意调制比和功率因数角下的级联单元输出特性,表明所提功率均衡方法的功率均衡效果不受调制比与功率因数角影响。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性和功率均衡控制方法的可行性。     

基于柔性励磁功率控制的载波同步策略

基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)电力电子元件的柔性励磁功率控制系统响应速度快,满足现今发电机大电感励磁回路的场合,但因功率回路并联引发的环流问题会导致输出电流畸变,增加系统损耗甚至造成系统崩溃。为此提出一种柔性载波同步策略抑制并联型功率控制器的环流问题。在功率控制并联模型的基础上,设置一个同步信号输出单元和若干个并联的功率控制器模块。同步信号输出单元向功率控制器模块内部的模拟载波发生器发出同步脉冲信号,模拟载波发生器同步清零,产生从零开始的锯齿波信号;实际载波发生器与模拟载波发生器同步清零,产生从零开始的三角波信号;通过模拟载波发生器的同步达到实际载波发生器的同步。此外,上述方法无需增加额外的硬件,提高了系统效率。实验验证了载波同步方法能够在不同功率点下实现很好的环流抑制效果,同时输出电流波形质量得到很大改善。     

基于载波移相SPWM级联式变换器输出谐波分析

为了分析不同调制方式及不同级联数目多电平变换器的输出谐波电压分布规律,并为滤波器的设计提供参考,在充分考虑奇偶级联数目、调制移相角度和调制比对输出波形影响的基础上,分别以3,5,6,7,10个H桥级联的谐波输出情况为例,通过大量的仿真,采用对比分析的方法得出了基于载波移相SPWM级联式静止串联同步补偿器(Static Serial Synchro Compensator,SSSC)输出电压谐波的具体分布规律,并给出了等效载波频率的明确定义方法,通过双重Fourier级数理论分析验证了文中的结论。