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。     

一种混合级联多电平逆变器的混合调制

本文研究了一种二极管箝位型混合级联型多电平逆变器的混合调制方法。逆变器由一个二极管箝位型逆变器和一个H桥单元级联组合而成,每个单元采用不同的独立直流电源,此结构还可以扩展到与多个H桥单元级联。相较于传统级联型多电平逆变器,在输出相同电平的情况下,这种逆变器使用较少的开关器件和较少的独立电源即可实现,从而简化了电路,降低了成本。由于使用了混合调制方式,可以使二极管箝位型逆变器工作在低频状态,而传统H桥逆变器工作在高频状态,从而可以在不同逆变器中使用不同的开关设备,并可以有效避免功率倒灌现象的发生。     

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。     

级联H桥多电平并网逆变器的模型预测控制研究

模型预测控制由于具有动态响应好、电流跟踪能力精确等优点,现今它已在功率变换器领域成为一种有前景的控制技术。采用一种改进型模型预测控制策略,主要研究级联H桥多电平逆变器的模型预测并网控制,解决多电平并网逆变器计算量大、难以在线实施控制的缺点。以dSPACE/DS1104作为控制器,级联H桥7电平光伏并网逆变器为硬件平台,通过实验验证模型预测控制技术在光伏并网逆变器控制上的优越性能,分析不同功率因数下并网逆变器对电网电流的影响。     

级联H桥多电平变流器的CPS-SPWM实现方法研究

对级联H桥多电平变流器的CPS-SPWM技术调制原理进行分析,提出了基于TMS320F28377D处理器的CPSSPWM具体实现方案,并使用5电平级联H桥多电平变流器进行了实验验证。实验结果表明,TMS320F28377D处理器能够方便地实现CPS-SPWM技术,变流器输出的阶梯电压波形质量较高。该设计方案减少了硬件开发成本,具有较好的应用前景。     

一种级联H桥多电平逆变器故障诊断方法

为了诊断级联H桥多电平逆变器的开关管开路故障,提出一种基于载波层叠调制(LSPWM)技术的故障诊断方法,直接对H桥输出电压、负载电流和驱动信号的输出特性曲线进行分析。当部分驱动信号断开后,相应的电流和电压出现部分缺失和波动,从而推出故障情况下三者之间的对应关系。依据调制波和负载电流的方向,将系统运行分为4种工作模式,并在特定模式下诊断故障。对故障情况下负载电流过零处的特性曲线进行分析,用以识别H桥中对角开关故障。与现有方法相比,该方法扩展基于LSPWM下的故障范围为双管故障,诊断逻辑易于理解且不需要添加额外的硬件电路。通过仿真证明了所提故障诊断方法的正确性和有效性。     

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。     

含电容单元的级联H桥七电平调制策略

针对传统三单元级联H桥直流电源电压利用率较低的问题,采用电容替代其中利用率较低的直流电源,构成含电容单元的级联H桥逆变器。围绕该型逆变器的调制策略及电容选择等问题,在载波层叠式脉宽调制策略的基础上,利用冗余开关状态改进现有调制策略。通过采集电容电压和输出电流,切换调制模式实现电容充放电控制。分析电容电荷量在不同调制度下的变化,得到电容电压稳定到参考值所需要满足的条件。考虑到电容纹波电压不超过参考值10%的要求,并结合最大连续放电区间,计算出最小参考电容,使逆变器达到最优配置。通过仿真和实验证明了新型调制策略可对电容充电并具有良好的稳压效果。     

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。     

七电平级联逆变器调制技术的研究

首先介绍了H桥级联七电平逆变器拓扑结构和移相调制(Phase-Shifted Modulation,简称PSM)技术的基本原理,然后通过Matlab/Simulink/Powersystem仿真软件对级联半桥逆变器(Cascade Half-Bridge Inverter,简称CHBI)的运行特性进行了仿真研究.由于七电平CHBI是由6个等幅等频、且相位依次相差60°的三角载波和正弦波相位调制产生脉冲信号,所以七电平CHBI在600Hz载波频率下可使其相电压和线电压的THD分别达到18.65%和15.31%,说明CHBI在较低的工作频率下其谐波失真亦较小.最后采用DSP装置进行了实验,验证了理论分析的正确性,证明CHBI在高压变频及电力系统柔性输配电(FACTS)等领域具有实用价值.     

级联H桥多电平变频器技术研究

随着中高压变频器在工业变频领域广泛应用,级联H桥多电平变频器采用模块化设计理念,通过多个相同的低压变换单元级联起来实现高压及大功率的功能。为此介绍一种每相由8个H桥变换单元级联的多电平变频器、相应的载波移相正弦波脉宽调制技术,以及基于电压型磁链观测器的无速度传感器矢量控制策略。通过实时数字仿真(RTDS)和变频器带异步电机拖动实验验证了该级联H桥多电平变频器采用所提出的控制策略具有良好的起动和变频性能,为中高压大功率传动领域提供了技术保障。     

级联型多电平逆变器的优化脉冲宽度调制控制策略

基于传统分析消谐波脉冲宽度调制PWM法（Subharmonic PWM,SHP-WM）,提出了一种适用于三相级联多电平逆变器的改进型调制方法,即载波重叠开关频率优化PWM法（CO-SFO-PWM）。新型PWM方法兼具载波重叠法和开关频率优化法的优点,可以增大输出线电压的基波幅值,提高直流电源电压利用率,改善输出线电压谐波性能,特别是在低调制下可明显减少输出线电压畸变率。以三相级联型7电平逆变器为例,通过Matlab进行仿真验证,有效地验证了CO-SFO-PWM调制方法的正确性。     

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。     

基于错时采样空间矢量调制的H桥级联多电平STATCOM研究

分析了静止同步补偿器(STATCOM)的工作原理。介绍了错时采样空间矢量调制(STS-SVM)的基本原理,提出了STS-SVM在H桥级联多电平STATCOM中的实现方法,并分别在静态和动态补偿情况下进行了仿真和试验。仿真和试验结果表明,基于STS-SVM的H桥级联多电平STATCOM能够快速、有效地补偿电力系统中的无功功率和抑制谐波,具有良好的动态补偿特性和鲁棒性。     

级联多电平逆变器开关角度的研究

为了改善级联多电平逆变器输出电压波形质量,提出了一种优化谐波消除技术。通过控制逆变单元开关角度实现级联多电平逆变器谐波控制,在消除低中频谐波成分的同时寻求总谐波畸变率(THD)最小的一组开关角。建立了仿真和实验模型,对该组角度进行仿真和实验验证,其结果验证了优化谐波消除技术的正确性。     

基于移相载波的模块化多电平换流器控制方法研究

模块化多电平换流器(MMC)是一种适用于轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的新型换流器,笔者在分析其原理的基础上研究了MMC的运行特性,并搭建了数学模型。文中所提出的MMC控制方法采用了移相载波调制策略(CPS-SPWM)的思想,针对MMC的电容电压均衡问题,通过算法重新分配子模块触发脉冲序列,最后仿真验证了该方法的正确性和可行性。     

基于载波相移角度的级联型多电平变频器输出性能的研究

载波相移PWM技术应用于级联型多电平变频器可以在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的效果，从而提高其输出性能，但是不同的载波相移角度，输出性能并不完全一样，因此对载波相移PWM技术的相移角度同级联型多电平变频器输出性能进行了研究。该文通过数学推导和理论分析，得出载波移相180°/N和360°/N两种移相方式的输出性能同级联数目的奇偶数有关，当级联数目为奇数时，两者输出性能相差不大，但当级联数目为偶数时，两者的输出电压电平数，等效开关频率及谐波范围均不一样，载波移相180°/N方式比360°/N移相方式优，更适合工程应用。最后通过大量的仿真和实验验证了理论分析及相关结论的正确性。     

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...