用于五电平逆变器的复式控制方法及其仿真研究

高压多电平逆变器是高压变频技术领域中发展的一个新分支 ,本文基于对三电平逆变器控制分析 ,提出了一种用于五电平逆变器的复式 (混合式 )控制方法 ,对此在国外中压交流异步电动机上进行仿真分析 ,并给出相应结果。     

一种新型多电平逆变器在光伏并网系统的应用

传统光伏并网逆变器多采用二电平逆变器,多电平逆变器受其复杂电路拓扑的制约在光伏系统中应用较少.在传统五电平逆变器拓扑基础上,提出一种简化的H桥五电平单相光伏逆变器.该逆变器采用特定谐波消除法调制控制方案,系统并网电流采用模糊PI自整定控制方法,输出电压和电流具有较低的谐波和du/dt,改善了系统稳定性,提高了系统动态响...     

五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法

传统五电平逆变器所用开关器件较多,而五开关五电平逆变器简化了拓扑结构。分析五开关五电平逆变器的工作机理,给出其基于载波的SPWM控制的思路,进而提出五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法与FPGA实现手段。通过载波周期性正、负交错,采用调制波分层、分区的正弦脉宽调制方式,获得五电平输出电压的开关控制信号。仿真结果从理论上证明其开关损耗小,输出电压的谐波特性与H桥级联型一致。实验结果表明其在整个幅值调制比范围内都适用。仿真与实验结果验证了五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法的可行性与有效性。     

基于DSP单相PWM控制的五电平逆变器

多电平逆变器以其输出谐波小,功率容量大,电磁兼容性好等特性而倍受重视.提出了单相五电平逆变器拓扑结构和控制策略,利用DSP TMS320LF2407的硬件资源,实现了SPWM规则采样,采用三角载波POD消谐波PWM调制策略得到五电平脉冲输出波形.结果证明,基于DSP单相PWM控制的五电平逆变器有效减少了谐波含量,改善了输出波形的动态性能和稳态性能,提高了输出电能质量.     

基于混合七电平电压型逆变器的新型6kV变频器

提出了一种基于混合七电平电压型逆变器的6kV变频器。混合七电平逆变器由1个采用10CT的三相中点箝位三电平逆变器和3个采用IGBT的H桥逆变器串联而成，可充分利用IGCT高压大容量及IGBT高速的特点。PWM控制采用基于参考电压分解的多电平直接PWM算法。数字化实现容易。采用了改进的死区效应补偿方法以获得理想的输出波形。研制了1台基于混合七电平逆变器的交流380V变频调速实验样机。实验结果为新型6kV变频器工业装置的研制打下了基础。     

基于SPWM的异步电机三电平转差频率控制仿真

近年来在高压大功率领域三电平变频器的开发研究得到了广泛关注。三电平逆变器使得电压型逆变器的大容量化、高性能化成为可能,研究和开发三电平逆变器,无论在技术上还是在实际应用上都是十分重要的。着重分析三电平逆变器的结构,并通过同相载波的开关频率优化法对基于SPWM三电平逆变器转差频率控制的异步电动机的矢量控制系统进行仿真,电机在增加负载前和增加负载后都能保证恒定转速,证明了该方法的有效性。     

多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系

为了利用已知的较低电平数多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)问题的解,来构建、丰富和完善具有较多电平数的多电平逆变器的SHEPWM问题的解的集合,该文从SHEPWM非线性方程组的形式、多电平逆变器输出电平的物理概念、多电平逆变器SHEPWM问题解的多重性等方面出发,提出并研究了多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系。以级联多电平逆变器为例,对七电平逆变器M=0.38、五电平逆变器M=0.76和三电平逆变器M=1.14时的方程组的数值解进行了实验研究,结果证明了所求数值解能够实现基波控制、谐波消除目标、七电平对五电平和三电平、五电平对三电平逆变器SHEPWM问题的解包含关系。     

基于DSP的新型单相电流型多电平逆变器的研究

现有的多电平变换技术主要是针对电压型逆变器,但随着超导储能技术的发展,电流型逆变器的储能效率问题必将得到解决,电流型多电平逆变器也将得到广泛应用。本文提出了一类新型单相直接式电流型多电平拓扑,该类拓扑结构非常简单,所用开关器件和均流电感的数目非常少。文中分析了由该类拓扑组成的单相五电平、七电平变流器的工作原理,并将拓扑扩展到N电平的情况。针对所提出的单相五电平电流型逆变器,进行了仿真分析。最后根据实验情况,给出了一种用DSP产生控制信号的方法。五电平电路的仿真结果和实验波形验证了所提出拓扑的正确性和可行性。     

基于同伦算法的多电平逆变器SHEPWM控制技术

随着逆变技术的发展,特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术在逆变器脉宽调制(PWM)控制,尤其是高压大容量多电平逆变器控制方面受到广泛关注。利用同伦算法求解了七电平九个开关角度的消谐模型,分析了利用DSP事件管理器(EV)实现PWM输出时的一些弱点,并提出利用计数器实现对多电平逆变器的SHEPWM控制。实验结果证明了利用同伦算法求解开关角度的正确性和利用计数器得到多电平逆变器SHEPWM控制的各器件脉冲信号的可行性。这对改善多电平逆变器输出电压质量及简化硬件实现具有一定参考意义。     

一种基于60°坐标系的多电平逆变器控制策略

多电平变换器在高压大容量工业场合得到了广泛的应用,采用合适的PWM控制策略是多电平变换器应用的关键.详细介绍了基于60°坐标系的空间矢量PWM算法,首先判断参考矢量位于哪个小三角形,其次计算合成基本矢量的作用时间,最后根据控制策略对冗余矢量选择合适的开关状态.所述SVPWM算法能够简化合成矢量作用时间的计算并可避免复杂的三角运算.通过合理利用每个开关矢量,得到多电平逆变器各空间矢量的开关函数,通过五电平逆变器仿真及三电平NPC逆变器实验,证实了所提出算法的有效性和正确性.     

五电平逆变器空间矢量欠调制模式的研究

采用空间矢量调制的多电平逆变器受到了越来越广泛的重视.但随着电平数的增加,空间矢量成几何级数增多,五电平逆变器的空间矢量个数多达125个,这给空间矢量调制的实现带来了极大困难.目前文献仅限于研究三电平逆变器的空间矢量实现算法,或笼统给出多电平逆变器的通用算法,都缺乏对五电平逆变器的空间矢量的具体算法以及如何利用具体每一个冗余开关矢量、开关状态等问题的实现进行细致的研究.本文针对合理地利用每个开关矢量,确定了每个开关矢量的作用时间和作用次序,得到了欠调制模式下五电平逆变器每个空间矢量的开关函数;并通过仿真,证明了所提出的算法的有效性和正确性,对于进一步研究五电平逆变器应用于交流传动领域具有重要的意义.     

A vector control system using a neutral-point-clamped voltage-source pwm inverter

This paper describes a vector control system of an induction machine using a neutral-point-clamped voltage-source inverter (NPC-VSI) that is one of the double series-connected inverters. The NPC-VSI is able to output five-level step-shaped line-to-line voltage without output transformers or reactors, and it may reduce harmonic currents corresponding to torque ripples. However, the NPC-VSI has a problem in that excessive high voltage is applied to switching devices when a neutral point of two dc capacitors of the NPC-VSI varies from the center of the dc link voltage, because the neutral point is floating. This paper proposes also a current controller to which the space vector theory is applied. This can reduce harmonic currents to one-fourth those of a conventional voltage-source inverter using six switching devices, and regulate the neutral point potential within a preset range. To simplify the current controller, information about voltage space vectors is given from the vector controller to the current controller. The validity of the current controller is confirmed by a prototype using an induction machine of 2.2 kW.     

无零矢量作用的逆变器结构仿真研究

文章在原有三相两电平的逆变器结构的直流母线上增加了两个开关管,使得共模电压在零矢量作用时得到了消减。同时在MATLAB/Simulink中搭建三相永磁同步电机（PMSM）矢量控制的仿真模型,基于此模型研究了无零序矢量脉宽控制（NZPWM）减少共模电压幅值的控制策略。通过不改变传统空间矢量脉宽调制（SVM）策略,构建了一种逆变器的拓扑结构使得零序矢量作用时无共模电压产生。结合理论与仿真分析,并与SVM比较,结果表明,NZPWM能够有效抑制共模电压幅值,但是线电压的谐波含量有所增加,定子电流、转矩、转速出现大的波动,改变逆变器拓扑的方式比NZPWM更好的抑制共模电压幅值,输出线电压的谐波含量也未增加且电机的电流、转矩、转速特性也未发生改变,研究表明这种结构能有效抑制共模电压且保持原有输出性能不变。     

层叠式悬浮电容逆变器的新型PWM控制方法

采用多电平结构是逆变器实现高电压大容量化的有效途径。层叠式悬浮电容多电平结构可以大大减小电容器的尺寸,并且还具有控制灵活、电平数易扩展等诸多优点,因而倍受青睐,但是该逆变器也存在悬浮电容电压的平衡控制问题。据此本文提出一种新型的PWM方法,该方法不但能够有效控制电容电压的平衡,而且算法计算量小、便于数字化实现,能够保证功率器件的开关频率均衡,利用层叠式五电平逆变器,对该方法的有效性进行了详尽的仿真验证。     

变频器的电压空间矢量调制控制技术研究

本文研究为铁道客车空调机组供电的电压空间矢量调制变频电源。该变频器采用开环变频起动和稳态输出电压闭环控制方式，控制和保护功能由DSP数字信号处理器实现。本文通过系统辨识建立了电压空间矢量调制变频器的模型，讨论了数字电压调节器的设计。在查表法的基础上提出“复用空间矢量法”，改善了低频输出电压的波形质量。给出了基于电压空间矢量调制的40kVA原理样机的实验测试结果。     

一种新型双频控制大功率逆变器的仿真研究

该文介绍了一种新型双频控制高压大功率逆变器,其拓扑由一个可以采用GTO等低频开关器件的大功率逆变器单元(主逆变器)和一个可以采用IGBT等高频开关器件的小功率逆变器单元(辅逆变器)级联组合而成.主逆变器单元采用定脉宽控制方式,主要用于输出功率以提高整个逆变器的功率等级;而辅逆变器单元采用多电平PWM控制技术,主要用于提...     

五开关H桥逆变器改进PWM控制方法的研究

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPSPWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。     

三电平矩阵变换器的电路拓扑与控制策略

多电平矩阵变换器(MMC)是在传统矩阵变换器(CMC)和多电平逆变器的基础上提出的一种新颖的电力变换装置,区别于以往将三电平矩阵变换器用两电平运行的调制策略,提出了三电平矩阵变换器的三电平运行调制策略,并可以推广到多电平。介绍了三电平矩阵变换器拓扑电路的生成,分析了构成拓扑电路的H桥开关单元工作状态,并详细地讨论了支路连接操作规律和开关单元操作规律。论述了基于空间矢量调制原理所产生的19个基本空间矢量及其构成的六边形空间矢量图,并提出了三电平运行时的调制策略。构建了Matlab/Simulink的三电平矩阵变换器的仿真模型,进行了仿真试验。仿真结果验证了调制策略的正确性,输出线电压形成5个电平的正弦波形,比传统的二电平矩阵变换器的输出波形更接近正弦波,谐波含量更低。     

多电平双移30°永磁同步电机的矢量控制系统

为了进一步提高调速系统的容量,降低输出谐波和转矩脉动,将多电平逆变器与多相电机相结合,给出了五级十一电平级联型多电平逆变器驱动双移30°永磁同步电机的六相调速系统拓扑结构,分析了电压空间矢量在各正交空间的分布,研究了基于双级联型逆变器的四矢量空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法。基于Matlab的仿真将级联型多电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统与两电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统进行比较,前者的转矩、稳态电流等性能均优于后者,其稳态电流总谐波畸变率仅为2.68%。基于 DSP的实验表明级联型多电平逆变器输出波形接近正弦波,转矩脉动较小,稳态电流谐波含量低,达到了预期的控制效果,从而验证了本文所提方法的可行性。     

Three-level Inverter-fed Induction Motor Drive Performance Improvement with Neuro-fuzzy Space Vector Modulation

—The space vector modulation technique is an optimal pulse-width modulation technique used for inverter control. This article presents a neuro-fuzzy-based space vector modulation technique for a three-level inverter fed induction motor. It uses a hybrid learning algorithm (combination of back-propagation and least-squares methods) for training the input–output data pattern. The training data for neuro-fuzzy-based space vector modulation are generated from the conventional simplified space vector modulation method. The proposed scheme uses the space vector rotation angle and change of rotation angle information as input and generated duty ratios as output. The dynamic and steady-state performance of a neuro-fuzzy-controlled induction motor drive is compared with the conventional space vector modulation and neural network-based space vector modulation methods. The simulation results obtained are verified experimentally using a dSPACE kit (DS1104). The performance measure in terms of the total harmonic distortion of inverter line–line voltage of the neuro-fuzzy-based system is compared with the neural network-based space vector modulation and conventional space vector modulation methods.