基于可再生能源三电平并网变流器的研制

为满足可再生能源发出的电能高压并网要求,研制了高性能三电平并网变流器.详细介绍了该二极管箝位型三电平并网变流器的系统构成及工作原理,并对电压环、电流环的双环控制策略和控制电路进行了研究,提出了一种改进型SVM调制方法来平衡中点电压.在此基础上,研制了一台20kW/380V并网变流器样机,进行了相应的实验研究.实验结果表明,该变流器能够保证中点电压平衡,可以实现单位功率因数并网和注入电网的电流为正弦波,具有优良的并网性能.     

NPC三电平变流器中点电位平衡控制研究

三电平中点箝位型(NPC)变流器具有输出电压谐波小、器件开关损耗低等优点,作为变流器拓扑被广泛关注和研究。针对NPC三电平变流器中点电压平衡控制问题,本文通过分析NPC三电平变流器的数学模型和中点电位电压波动原理,提出一种零序电压分量注入法,并通过搭建MATLAB/Simulink仿真模型,通过对比试验分析,充分验证了所提方法可以在有功、无功输出工况下,实现中点电压平衡控制,且系统运行情况良好。     

三电平并网变流器中点电位自平衡特性分析及拓扑改进

传统三电平并网变流器中点电位自平衡时间较长,中点电位可能产生较大偏移,使并网电流低次谐波增加,常需采用中点电位控制防止中点电位偏移。为充分发挥拓扑的自平衡能力,省去中点电位控制算法,文中首先定量分析了载波同相层叠脉宽调制输出电压的谐波分布特性,在此基础上,给出了传统拓扑中点电位自平衡机理及影响因素。针对传统拓扑自平衡时间的制约因素,提出了三电平并网变流器中点电位自平衡改进拓扑,通过新增零序通路在载波频率处产生串联谐振,减小阻抗,从而显著提升自平衡速度。最后,仿真和实验结果表明改进拓扑能快速有效地将中点电位稳定于直流侧电源中点,且自平衡速度不受直流侧电压不平衡度影响,中点电位平衡后并网电流质量较高。相对传统拓扑,自平衡速度提高10倍以上,与传统中点电位控制速度相当,因此,可省去中点电位控制。尽管所提拓扑需增加一个小电容,但其无需电压偏差检测,无需增加或调整控制算法,适用于全功率因数范围,易于实现。     

三电平PWM整流器双环控制技术及中点电压平衡控制技术的研究

该文在建立了三电平PWM整流器系统数学模型的基础上,比较了三电平PWM整流器模型与直流电机模型的相似性,基于对控制对象的状态反馈解耦,提出把直流电机的双闭环控制应用于三电平PWM整流器中,使三电平PWM整流器具有良好的动态性能和稳态性能,并且保证输入电流波形正弦性好,实现了单位功率因数。同时,针对三电平PWM整流器所固有的直流侧电容中点电压平衡问题,提出根据每相输入电流方向和中点电压波动方向来优化选取冗余的正小矢量和负小矢量,实现中点电压平衡控制的方法。最后通过实验验证了双环控制器和控制中点电压方法的可行性和有效性。     

三相四线制三电平并网变流器中点电压研究

为了确保三相四线制三电平并网变流器的可靠运行,在载波脉冲宽度调制(CBPWM)策略下提出了中点电压自平衡的一个充分条件,分析了输出各种形式电流时中点电压的自平衡情况,并通过仿真进行验证.在此基础上,提出了一种中点电压的主动控制方法.实验结果表明,该控制方法具有良好的中点电压平衡能力.     

二极管中点箝位型三电平变流器改进设计

多电平变流器在风电并网的中高压大功率场合得到了广泛的研究和应用。以二极管中点箝位型三电平变流器为研究对象进行分析,其直流侧中点电位不平衡问题是该变流器的致命弱点,影响着变流器的可靠性。在此提出了一种解决三电平变流器中点电位平衡的硬件电路,与其他解决中点电位平衡的硬件电路相比,该电路不仅能使中点电位达到平衡,而且减少了电路中的器件,使电路的复杂程度降低,运行成本降低。最后用MATLAB/SIMULINK仿真软件对该方案进行了仿真分析,仿真结果表明中点电位达到了平衡,从而验证了该方案的正确性。     

三电平并网逆变器中点电压平衡研究

分析了基于空间矢量调制的二极管箝位型三电平并网逆变器的中点电压不平衡机理,给出了由中矢量和小矢量引起的中点电流的数学表达,在此基础上阐述了通过对不同短矢量的冗余矢量的控制达到中点电压平衡的方法,通过仿真和实验验证了不平衡机理分析的正确和中点电压控制算法的有效。     

一种新型三电平NPC变流器直流中点电压平衡控制策略

从两方面对现有三电平NPC变流器直流中点电压平衡控制策略进行分类,归纳了每类中点电压平衡控制策略的特点。根据各相开关状态对中点电流和输出线电压的影响,提出了一种适用于任何调制策略的新型中点电压平衡控制策略,与现有中点电压平衡控制策略相比,该策略具有原理简单、易于数字化实现的特点,但也存在开关损耗较大的不足之处,最后通过实验验证了文中提出方法的正确性和合理性。     

基于三电平变流器的储能系统并网控制器设计

对二极管箝位型三电平变流器在储能系统(Power control system,PCS)中的应用进行了研究,提出了带功率前馈的储能系统并网电流内环、电池电流外环的双环控制策略。对于三电平中点箝位(Neutral point clamped,NPC)变流器的中点电位平衡问题,提出了带限幅比例因子的中性点电压平衡控制算法,实现了中点电压的高精度平衡调节,减小了中点不平衡对电流THD的影响。通过对50kVA储能系统仿真和实验验证,结果证实了所提并网控制器的可行性和有效性。     

三电平光伏并网逆变器两相调制中点平衡控制北大核心

针对NPC三电平三相光伏并网逆变器,提出了一种基于两相调制的中点电压平衡控制算法。建立了中点电流数学模型,总结了中点电压不平衡原因及其动态波动的固有机理,分析了两种两相调制方法对中点电压的影响,通过将中点电压反馈值与设定的滞环宽度上下限进行比较,来选择能够抑制中点电压产生静态偏移或动态波动的两相调制方法,从而实现对中点电压的有效控制。实验结果验证了所提两相调制中点平衡控制算法的正确性和有效性。     

三电平逆变器空间矢量调制及中点电位平衡研究

多电平逆变器在中高压大功率场合得到了广泛的研究和应用。研究了二极管钳位型三电平逆变器的拓扑结构和7段式空间矢量SVPWM调制方法。给出了参考矢量所在区域的判断方法,推导工作矢量的作用时间。为解决中点电位平衡问题,提出了一种充分利用冗余电压矢量的中点控制方法。通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于IHPWM的三电平VIENNA整流器中点电位平衡策略

针对三电平VIENNA整流器固有的中点电位波动问题,详细分析了中点电位平衡控制的可控和不可控区域,提出了一种改进型混合调制IHPWM(improved hybrid pulse width modulation)策略,即在可控区域采用空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)策略,在不可控区域采用虚拟空间矢量脉宽调制VSVPWM(virtual SVPWM)策略。仿真实验表明,改进型混合调制方法能够有效地降低低频脉动,更好地平衡中点电位。     

一种变载波偏置的三电平中点电压平衡控制

提出了一种基于变载波偏置空间矢量脉宽调制(SVPWM)的三电平逆变器中点电压平衡控制方法。该方法根据中点电压偏移方向,在载波上叠加相应的偏置量,从而改变正负小矢量作用时间,达到调节中点电压平衡的目的。论文对中点电压不平衡的数学关系进行了分析,并在分析了空间矢量对中点电压影响的基础上对本文提出的中点电压平衡控制方法的原理进行了理论推导。最后通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。仿真结果表明,该方法不仅能够实现中点电压平衡控制,而且改善了输出波形质量,减小了输出谐波。该控制方法运算简单、能够灵活调节中点电压平衡,且便于数字化实现。     

准PR控制的三电平逆变器及中点平衡策略

针对二极管钳位式三电平逆变器(NPC)的中点电位不平衡问题,在空间矢量调制(SVPWM)下,提出一种混合式中点电位平衡策略。在低调制度下,采用十三矢量法调制,该调制只使用1个零矢量、6个中矢量和6个大矢量来合成参考矢量,可以取得更好的平衡效果;在高调制度下,对传统七段式调制加以改进,调节正负小矢量的作用,最大限度减小中点电位波动。并采用准PR控制跟踪指令电流,根据最优二阶系统理论整定了参数。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,验证了的中点平衡策略和准PR控制的正确性。     

基于SPWM的Z源三电平逆变器升压与中点平衡控制

Z源三电平逆变器通过注入直通状态可实现Z源三电平逆变器升压功能,但现有文献并没有考虑中点电位不平衡问题。为此,提出一种基于SPWM的方法来实现Z源三电平升压和中点平衡控制。首先通过注入直通状态实现升压控制,然后在此基础上,通过增加前馈改变直通占空比的方法实现了中点平衡控制。该方法不会增加Z源T型三电平逆变器的开关损耗,仿真和实验验证了所提方法的正确性。     

考虑中点电位平衡的三电平Boost-逆变器协调控制

针对常见的二级式三电平Boost-逆变器,为降低逆变器开关损耗,同时控制中点电位平衡,提出了一种空间矢量不连续调制及其中点电位平衡策略。基于电荷平衡原理,定量计算TL-Boost变换器电荷补偿量,推导变换器占空比调整量表达式,控制流经中点的总电荷量为零。通过两级系统协调控制,不仅可以发挥逆变器不连续调制低开关损耗的优势,同时还可以实现中点电位平衡控制,降低逆变器调制策略复杂度。最后,通过仿真验证了该控制策略的有效性。     

基于零序电压注入的三电平中点电位平衡控制

中点电位不平衡是三电平逆变器的固有问题.针对此问题,基于零序电压注入原理,提出了一种中点电位平衡控制方法,给出了零序电压的选择原则.仿真及实验结果表明,该方法可以保证逆变器在多种状态时,中点电位都能得到有效控制,具有控制方法简单,鲁棒性强的特点.     

适用于二极管钳位型三电平有源滤波器的母线电压数字控制方法

传统两电平有源电力滤波器(active power filter, APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转dq坐标系下,将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中,采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值,采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中,针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行仔细研究,提出一种简单的中点电压平衡控制策略,只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。     

并联型APF直流侧中点电位平衡控制的研究

针对并联型有源电力滤波器(APF)采用三电平PWM结构.分析了三电平逆变器中产生中点电位波动的原因.为解决传统控制直流侧电压存在超调量静差较大的问题,提出了一种解决方案.最后通过仿真和实验验证了该算法的可行性和良好的控制效果.