单极倍频CPS-SPWM传输带宽的研究

载波相移技术已广泛应用于多电平变流器的开关调制策略。同等条件下,单极倍频相较双极性可获得好的带宽性能。而传输带宽作为评价多电平变流器的关键性能指标,在有源电力滤波器谐波治理等特定场合下,显得尤其重要。在阐述单极倍频式载波相移技术工作原理的基础上,利用双重傅里叶变换详细推导H桥级联变流器的输出电压解析式,通过定义噪声容限来确定贝塞尔函数阶数。进而对单极倍频载波相移技术的传输带宽进行研究,得到其传输带宽定量表达式。最后,通过仿真和实验验证了所推导单极倍频式载波相移技术传输带宽的准确性和合理性。     

基于CPS-SPWM策略控制的级联H桥逆变器研究

针对传统两电平逆变器拓扑结构已无法满足中高压大容量电动机领域场合应用的问题,以级联H桥为基本拓扑,分别研究了双极性载波移相SPWM调制策略及单极倍频载波移相SPWM调制策略的基本理论和仿真实现,并比较了二者的优缺点。对H桥数量、调制度、调频比等可能影响波形质量的因素进行对比分析。结果表明,载波移相SPWM(CPS-SPWM)调制策略具有等效工作频率高、开关损耗小、动态响应速度快等特点,适用于级联H桥多电平逆变器。在设计时需要综合详细的主电路拓扑结构、合适的调幅比和调频比,以获得最优的输出波形。     

级联多电平逆变器全调制比的特定谐波消除

级联多电平逆变器采用阶梯波调制策略虽然能够产生所需要的基波电压而又不产生低次谐波,但该方法只能在很高的调制比下才能应用,而在中低调制比下不存在具有实际意义的解.为了解决这个调制宽度问题,提出了用多段调制模式的办法来计算级联多电平逆变器的开关角度.本文中利用四段式的方法证明了在中低调制比下,具有实际意义的开关角度仍然存在.针对特定消谐方程组的求解,本文提出一种高效的同伦迭代计算方法,通过将非线性方程组转化为偏微分方程组,然后采用龙格库塔法对其进行求解,最后将该值作为迭代算法的初值继续计算即可求得.对比其他的迭代法,该方法具有很宽的收敛范围.实验结果证明了这种多段式调制模式以及同伦迭代算法的可行性和正确性.     

大容量400Hz逆变器输出LC滤波器设计和低次谐波抑制

为了有效抑制大容量中频400Hz/115V逆变器输出电压中的谐波,推导了两级级联H桥载波移相正弦脉宽调制(SPWM)时输出电压波形的数学表达式,可准确得到逆变桥开环状态下输出电压的基波和各次谐波含量,为输出滤波器的设计提供了理论依据。同时考虑滤波电感上的基波压降、电感电流纹波以及无功容量等因素,提出了LC滤波器的设计方法。另外,通过在逆变器外环和内环分别采用基波谐振控制和3、5、7次谐振控制,不仅可以消除稳态误差,还可以补偿3、5、7次谐波。通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。     

级联H桥型多电平逆变器的CPS-SPWM调制策略研究

针对级联H桥型多电平逆变器的载波相移正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术展开研究。介绍了双极性CPS-SPWM和单极倍频CPS-SPWM的调制原理;进行了数学分析;利用MATLAB进行了建模仿真,采用频谱分析法进行了对比分析。结果验证了所做数学分析的正确性,单极倍频CPS-SPWM调制策略比双极性CPS-SPWM调制策略更优越。     

级联多电平逆变器优化调制策略

针对于传统的级联H桥多电平逆变器多载波调制策略存在的不足,提出一种优化调制策略。首先利用单极倍频调制技术对PD调制策略进行优化,使得开关管在等效开关频率保持不变的情况下,最高开关频率降为原来的1/2,然后将各个单元的触发脉冲信号以1/4周期为单位进行轮换,经过3/4个周期后实现了各个单元的功率均衡。该方法控制简单,具有比载波移相法更优的输出波形质量,且所有单元开关管的工作应力相同,散热分布均匀,有效降低了开关损耗,提高了系统的使用寿命和可靠性。仿真和实验结果验证了该优化调制策略的正确性和可行性。     

CPS-SPWM技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法

CPS-SPWM技术是多重化技术和SPWM技术的有机结合。该技术能够在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率,而不是简单地将谐波向高次推移,因而具有良好的谐波特性。具有独立电源的级联H桥多电平变流器具有每个H桥单元结构相同、所用元器件数少、易于实现电路的模块化设计和封装等一系列优点,因而在无功补偿和有源电力滤波器等领域有广泛的应用前景。重点提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合,同时具备二者的优点,在大功率变流器领域具有很好的应用前景。     

基于级联H桥五电平变流器SAPF的应用研究

提出了基于级联H桥型五电平变流器的并联型有源电力滤波器,详细介绍了基于无差拍控制的交流侧电流控制和直流侧总电压闭环电压控制的原理.仿真和实验结果表明了SAPF系统在低开关频率情况下,能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

一种级联逆变器的分散式滤波器结构研究

本文研究了一种级联逆变器的分散式滤波器结构。和采用集中式滤波器时相比,采用分散式滤波器的级联逆变器不仅具有相同的输出特性,还可以更好地实现级联逆变器的模块化;同时,分散式滤波器结构对开关管的断路故障有较好的容错性,提高了级联系统的可靠性。本文以采用倍频载波相移SPWM调制的四通道级联逆变器为例,对比分析了采用集中式和分散式滤波器的级联逆变器的性能,仿真和实验验证了级联逆变器采用分散式滤波器的可行性。     

混合H桥级联逆变器的优化调制

两路电压比为1∶2的H桥混合级联结构可实现七电平的输出,有助于提高逆变器的功率密度。在采用多层载波层叠的调制方法下,低压单元一个桥臂开关管工作在高频,另一桥臂开关管工作在低频,两个桥臂开关管热量分布不均导致系统寿命/可靠性降低。提出一种优化调制策略,在保证输出特性和效率不变的情况下,使两个单元的开关管最高工作频率降低为原来的1/2,同时每个单元的四个开关管工作应力相同,有助于提高系统寿命/可靠性。最后通过仿真和实验验证了优化调制策略的可行性和有效性。     

采用垂直多载波调制技术的并网逆变器

在电压源型PWM并网逆变器的设计时,通常用设置开关延时(死区)的方法来避免直流链的短路现象.这种方法将会降低并网逆变器的输出性能,即产生“死区效应”.为解决上述问题,提出一种基于垂直分层多载波的新型复合功能PWM调制策略.与传统的分别进行死区时间设置和基于电压伏秒平衡的死区补偿方法相比,垂直分层多载波PWM调制策略具有...     

基于载波相移THI-PWM技术的多电平逆变器研究

针对传统的电压型多电平逆变器直流电压利用率低的问题,在对载波相移SPWM调制技术进行数学分析的基础上,将三次谐波注入(Third Harmonic Injection,THI)的思想引入到载波相移技术中,提出了一种适用于多电平逆变器的载波相移THI-PWM调制技术,使得系统的波形系数从1.732上升到2,直流电压利用率提升15%左右。在Matlab/Simulink中搭建了三相五电平逆变器模型进行仿真验证,结果证明了该方法理论的正确性和可行性。     

基于改进调制的两级式单相光伏并网逆变器前级二次谐波抑制

为抑制两级式单相光伏并网逆变器前级电路中的二次谐波电流,利用开关周期平均模型对前级电路中二次谐波电流产生的原因进行了分析,基于此提出了抑制二次谐波电流的改进调制方法。该方法根据实时采样得到的母线电压修正占空比,无需复杂的运算处理,易于实现。进一步分析了改进调制方法下前级Boost电路的小信号传递函数,提出了欠阻尼条件下基于微分先行PID算法的光伏电池最大功率点电压跟踪方法。仿真表明,改进后的两级式单相光伏并网逆变器最大功率点跟踪过程振荡小,光伏电池输出电流平稳,二次谐波电流抑制效果显著。     

电压分层控制的H桥级联有源滤波器研究

为了研究应用于中高压领域的有源电力滤波器(APF),建立了3级H桥级联APF数学模型,采用载波相移调制技术将装置的等效开关频率提高6倍,基于瞬时无功功率理论提取谐波及无功电流,采用三角载波比较法跟踪指令电流,直流侧电压采用分层控制来实现稳压和均压。仿真结果表明,H桥级联APF能够快速精确地检测出谐波及无功电流,在器件开关频率1.05 k Hz下补偿谐波及无功电流,将电网相电流THD由27.66%降至1.24%,同时维持直流侧电压的稳定和均衡,使电压误差率不超过2%。系统能在1个电网周期内响应负载的动态变化,从而验证了方案的可行性。     

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。     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。     

基于傅立叶级数的自适应谐波检测算法

传统的自适应谐波检测都是采用含有积分器的噪声对消原理,而对含有交流分量的信号积分导致得到的直流信号存在脉动。针对这一问题,本文在自适应算法的基础上,提出了基于傅立叶级数的自适应谐波检测算法。运用傅立叶级数的分解原理,通过自适应算法快速修正傅立叶级数的各次系数值,分解出基波有功和无功电流的幅值,再将基波有功和无功电流的幅值分别与锁相环所得的与电压同相位的单位正余弦信号相乘得到基波有功和无功电流。仿真结果表明本文提出的方法能快速准确地得到稳定的基波有功和无功电流的幅值,抑制了直流信号的脉动。     

一种基于谐波补偿的级联H桥光伏并网逆变器控制策略

级联H桥光伏并网逆变器受输入功率的影响,功率大的单元易出现过调制现象,进而诱发并网电流畸变。为此提出了一种新型谐波补偿控制策略。通过引入适当的3、5次谐波至过调制单元中,以保持其调制波峰值始终为1;同时引入反向的谐波至剩余各单元中,以抵消过调制单元中引入的谐波成分。与传统3次谐波补偿法相比,所提控制策略使逆变器过调制能力提高了33.55 %,进一步扩宽了其稳定域运行范围。在各单元输入功率极度不平衡时,系统仍可稳定运行。通过仿真和实验证明了所提控制策略的可行性和有效性。