一种混合级联逆变器的改进载波层叠调制方法

传统的载波层叠调制方法应用于双低压单元混合级联逆变器时,存在低压单元之间功率不平衡问题。为此,提出了一种基于载波层叠调制的改进调制方法,首先通过传统载波层叠调制方法产生脉宽调制(PWM)脉冲信号,然后以目标波形为参照对PWM脉冲信号进行逻辑组合后得到各个开关管的初始驱动信号,最后再对开关管的初始驱动信号进行功率平衡优化后得到开关管的实际驱动信号。仿真和实验结果表明,该调制方法能够使逆变器在高压单元工作于基波频率的情况下,解决电流倒灌问题和实现两个低压单元的功率平衡。     

双低压型混合级联逆变器的改进混合调制

为解决混合级联九电平逆变器中的电流倒灌问题和降低功率平衡方法的数字设计难度,提出了一种改进的混合调制策略。该混合调制策略可分为两步:首先,通过改进混合级联九电平逆变器拓扑及混合调制方法消除电流倒灌问题;然后再利用逻辑运算对低压单元开关管的初始驱动信号进行功率平衡优化,得到低压单元开关管的实际驱动信号,进而简化功率平衡方法。仿真和实验结果表明:该策略能够在较低调制度下,实现逆变器的高压单元工作在基波频率和2个低压单元的功率平衡。     

混合级联H桥逆变器的改进拓扑及其混合调制方法

为了降低混合级联H桥逆变器中混合调制方法的设计难度和高压单元的开关频率,本文提出了一种改进混合级联H桥逆变器方案。在改进混合级联H桥逆变器方案中,通过合理地设置逆变器直流电压比获得了一种改进混合级联H桥逆变器拓扑;通过融合阶梯波调制方法和载波层叠调制方法获得了一种改进混合载波层叠调制方法。仿真和实验结果表明:本文所提改进混合级联H桥逆变器方案可以消除电流倒灌问题,降低混合调制方法的设计难度并保证高压单元工作在基波频率。     

混合九电平逆变器改进调制策略及功率均衡控制方法

三单元九电平逆变器可以用较少的H桥单元输出较多的电平数,同时又拥有较好的输出波形质量。但是传统的混合频率调制策略中只对其中一个低压单元采用PWM调制,这会导致两个低压单元间出现开关损耗与发热分配不均的问题,同时传统调制策略还存在输出功率不均衡问题。针对以上问题提出了一种改进混合调制策略以及在该策略下的功率均衡控制方法,该调制策略在保持输出电能质量不变的情况下实现了3个单元之间的输出功率均衡以及开关损耗在两低压单元之间的平均分配。仿真与实验结果验证了该调制策略的可行性。     

混合级联多电平逆变器混合频率载波调制技术

针对于Ⅱ型混合级联型多电平逆变器混合调制中,输出电平切换时出现的低压单元直流侧电流倒灌问题,提出了一种改进的混合频率载波调制策略.该策略采用频率相差1倍,且幅值相同的6个层叠载波对正弦调制波进行混合调制,兼顾了低压单元和高压单元的性能,在保障输出电压波形质量的同时,完全解决了电流倒灌问题.以Ⅱ型混合级联七电平逆变器为例,在给定相关参数下对该策略进行了仿真和实验验证,研究结果表明该策略下逆变器相电压和线电压总谐波畸变率分别为19.90％和17.34％,谐波主要分布在载波比两侧,直流侧电流倒灌问题被完全消除.     

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。     

新型混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略

为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,且输出电平数得以增加。然后,为减少所提方案应用于三相系统时所需直流电源的数量,提出了用三电平中点箝位型或T型逆变器电路作为高压单元的三相混合级联多电平逆变器拓扑。之后,针对所提逆变器拓扑的特性,提出了含有移相载波和层叠载波的混合调制策略,在满足逆变器输出高质量正弦脉宽调制电压波形的同时,有效减小了开关电容电压纹波和开关器件的切换频率及开关应力。最后,通过实验验证了所提混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略的可行性。     

改进型混合频率载波调制策略的研究北大核心

混合级联多电平逆变器具有使用开关器件数量少、电平数量多、谐波性能好等优点,从而受到广泛关注,但其结构上的特点引起的功率环流和不易模块化等问题一直影响实用化。采用混合频率载波调制法的混合7电平逆变器,可以消除功率环流,但是其在进行电压等级扩展时引入了较多低压单元。提出了一种新型结构的高压大功率混合级联多电平逆变器和与之相应的PWM调制方法,该方法基于混合频率载波调制法,可以避免混合调制下的功率环流问题,并且使高压单元的功率实现自然均衡,从而使逆变器模块化变得简单。最后通过仿真对所提出的方法进行了验证。     

A Cascaded Multi-level Inverter Topology with Improved Modulation Scheme

This article proposes a single-phase, cascaded multilevel inverter topology. Each of the cascaded unit cells is made up of a main inverting H-bridge leg and a level-clamping half-bridge circuit. The single-carrier, multilevel pulse-width modulation scheme is employed to generate gating signals fort he power switches. The modulation scheme is hybridized to enable the output voltage of the proposed inverter configuration, inherit the features of switching-loss reduction from fundamental pulse-width modulation, and good harmonic performance from multiple sinusoidal pulse-width modulation. A sequential switching scheme is embedded with the already employed hybrid modulation to overcome unequal switching losses among the power devices. A simple base pulse-width modulation circulation scheme is also introduced in this work to get resultant sequential switching hybrid pulse-width modulation circulation that balances power dissipation among the power modules. The proposed inverter configuration was subjected to a resistor-inductor load, and the respective numbers of output voltage level were synthesized. Fast Fourier transform (FFT) analyses of the output voltage waveforms were carried out. Analysis of the conduction power losses in the power semiconductor switches of the proposed inverter topology is given. Simulations and experiments are carried out on a 3.07-kW rated prototype of the proposed inverter for a resistor-inductor load.     

基于SVPWM调制的混合级联七电平逆变器优化控制策略

分析混合级联七电平逆变器带死区时的工作模式,不同工作模式下其逆变器电压的跳变情况不同。在此基础上,提出了基于空间矢量脉冲调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略的优化控制方法。以控制支撑电容电压为前提,通过对每个区间支撑电容充放电切换过程所对应的开关动作次数、输出电压电平跳变情况的分析,提出了一种减小输出电压跳变的优化控制策略;此外,分析了死区时间的存在所带来的输出电压损失,根据伏秒平衡原理进行计算,并对其调制波进行死区补偿。仿真及实验结果验证了该控制策略的有效性。     

级联型多电平逆变器准单极性控制策略

级联型多电平逆变器采用低压H桥串联实现高压输出,其良好的输出电压与电流波形,使其在中高压变频器中逐渐得到广泛的运用.而对级联多电平逆变器的控制均采用双极性多重载波水平移相控制,需要实时计算多重载波与调制波比较产生的多路PWM波,所以主控制器工作量较大,且容易产生较大的计算误差.提出了"准单极性"多重载波水平移相控制,载波仅为正极性,且有一半周期为零电平,其可大大降低主控制器工作量与减小计算误差,实验结果证明了其较双极性多重载波水平移相控制具有更好的输出电压波形和启动性能,其在级联型多电平逆变器中不失为一种有效的控制方法.     

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。     

Staircase Control of Hybrid Cascaded Multi-level Inverter

A cascaded multi-level inverter consists of H-bridge modules that can generally be divided into one with the same DC bus voltage and another with different DC bus voltages. By using the same power device as a standard 7-level 3H-bridge converter, the proposed converter operates with 15-level resolution with separate DC voltage sources of voltage ratio 4:2:1. The analysis of this hybrid cascaded converter with staircase control shows that this proposal can be applied in many power conversion applications, such as flexible alternative current transmission systems, uninterruptible power supply, and electric power conversion, transmission, and storage of renewable energy sources. Simulation results are presented with the proposed 15-level cascaded H-bridge inverter for a low distortion, near-sinusoidal stepped-voltage output, and a laboratory prototype of a 15-level insulated gate bipolar transistor-based cascaded H-bridge inverter is designed and implemented on a digital signal processor. The total harmonic distortion is proved less than 5%.     

复合型级联多电平逆变器的调制方法研究

分析了复合型等电压比全桥单元级联型变换器,总结出一般的设计方法。经仿真和试验表明,在得到相同电平数输出的情况下,复合型级联多电平拓扑比传统级联型拓扑所需的全桥单元数量少。因此,采用复合型等电压比全桥单元级联型变换器可节省大量的开关器件和独立的电压源,从而简化了电路,降低了成本。此外。通过合适的调制方法,使输出电压的谐波含量远小于级联型拓扑的。     

A Single-phase Hybrid Multi-level Inverter

This article presents a single-phase 17-level hybrid multi-level inverter. The cascaded unit is made up of two five-level inverter configurations: a diode-clamped inverter and an inverter constituted of a main inverting H-bridge leg and level-clamping half-bridge circuit. The asymmetrically cascaded inverters have a separate DC input ratio of 1:3 that affects reduction in the power circuit component count in the single-phase multi-level inverter system. The operational principles, modulation schemes, and switching functions have been analyzed in detail. Fast fourier transform analysis of the output voltage waveform was carried out, and a low total harmonic distortion value of 7.61% was obtained. The validity of the proposed hybrid multi-level inverter is verified through simulation and experimental results.     

基于FPGA的级联型多电平变换器IC设计

利用现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA)芯片设计一种大规模集成电路,解决了多电平变换器功率器件多、控制系统复杂的问题,实现了相角的在线计算,使各功率开关负荷动态平衡。该设计将所有的控制逻辑设计在一块集成电路(Integrated Circuit,IC)上,使各模块得到有效配合,实现了系统的快速控制,减小了系统的体积,降低了系统的故障率,并且可以在线修改系统的算法,而无需改动系统的硬件结构。