混合九电平逆变器的脉冲宽度调制

为实现混合九电平逆变器在变压变频调速场合中的应用,该文在分析混合九电平逆变器脉冲宽度调制(PWM)方法的基础上,深入研究了混合九电平逆变器的死区效应,并提出一种改进的补偿方法。同时,为保证混合九电平逆变器的运行安全,采用注入零序电压的方法来控制H桥辅助逆变电路的电容电压平衡。实验结果验证了电容电压平衡控制方法的有效性,而且采用改进的死区补偿方法能够补偿死区效应导致的不正常脉冲,使得混合九电平逆变器能输出较好的电压波形,输出电压总谐波畸变率小于3%。     

一种基于空间矢量的脉冲宽度调制方法与实验研究

终端级联式五电平逆变器是将两台三电平逆变器的输出终端通过开绕组电机级联而成,针对终端级联式五电平逆变器中存在的共模电压和中点电位平衡问题,研究了一种空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)策略。该方法完全采用零共模电压矢量来消除电机端共模电压;与传统二极管钳位型三电平逆变器相比,所采用的零共模电压矢量对直流侧中点电位的影响更为复杂,基于此采用一种平衡因子控制法来平衡中点电位。仿真和实验结果表明,该方法能完全消除共模电压,较精确地控制中点电位平衡。     

一种改进的三电平逆变器空间电压矢量PWM控制技术

根据三电平逆变器空间电压矢量PWM控制原理,针对过调制问题,提出了一种改进的空间电压矢量PWM控制技术,并推导了三电平逆变器空间电压矢量在各个过调制区域内的等效作用时间算法.仿真实验结果表明该方法在过调制时能够保证线性调制关系,有效抑制谐波,提高电压利用率.     

混合多电平逆变器拓扑结构及控制系统

为了提高多电平逆变器的性能及效率,提出一种混合多电平逆变器。该混合逆变器由二极管箝位型逆变器(从逆变器)和H桥逆变器(主逆变器)组成,可以在从逆变器不需要电源供电的情况下,实现稳定的多电平电压输出。采用电压平衡控制算法,可以保持从逆变器悬浮的电容电压稳定。从逆变器采用超级电容作为储能单元,可以提高系统的能量利用效率。仿真和实验结果表明:在电机启动时,储能单元的电容电压可以在不添加额外设备的前提下,完成预充电过程,为电机提供启动尖峰功率。在系统稳定运行时,相比相同开关数的逆变器,该混合逆变器可以实现更多电平数的电压输出。     

三电平逆变器直接功率控制的拓展算法

阐述了多电平逆变器的控制策略和拓扑结构,并具体分析了三电平逆变器的工作原理.提出了一种基于直接功率控制的算法,协调控制系统的有功功率、无功功率和中点电压.该算法通过3个滞环控制器实现,并分析各个逆变器电压矢量作用后产生的有功、无功、中点电压的变化,从而选择合适的逆变器电压矢量,控制各个IGBT的关断.仿真结果表明:基于...     

基于ARM＋FPGA的三电平逆变器研究

介绍了三电平逆变器电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制的原理．使用ARM（advanced RISC machine）控制芯片和FPGA（field programmable gate array）芯片搭建硬件平台,进行算法设计,产生所需的PWM波形,通过驱动电路驱动功率器件IGBT,实现三电平逆变器．最后给出实验结果,验证了该方法的可行性．     

多电平逆变器的通用空间矢量调制算法

为解决多电平逆变器的空间矢量调制(SVM)算法设计及实现的复杂性问题,提出了基于参考电压分解和零序电压等效的新型多电平SVM算法。参考电压分解的方法将任何电平数目的开关矢量选择问题都简化成二电平SVM算法来解决;基于零序电压等效的SVM波形控制方法简化了开关状态的选择问题,并使其与逆变器性能优化控制问题得到有机结合。所提的多电平SVM算法设计简单并且占用计算时间少,同时算法设计不依赖于电平数目,所以具有通用性。所提算法适用于任何电平数目的逆变器的空间矢量调制,并通过在数字信号处理器(DSP)上的实现结果及具体应用实例的仿真结果得到验证。     

级联型多电平变换器单元电路控制器设计

根据新型中大功率级联型多电平拓扑特点,设计了以双向全桥变换器单元为控制对象,FPGA为控制核心的单元电路控制器。其移相PWM驱动信号采用有限状态机方式实现;PI控制器采用离散算法结构,利用LUT设计;A/D控制器采用AD7823 A/D转换器,并通过DSP传送相关控制参数。仿真实验表明:该控制器可实现单元电路闭环控制,输出电压为7电平。该研究为高压大功率四象限变频器实验奠定了基础。     

三电平脉宽调制逆变器共模电压的抑制策略

针对三电平脉宽调制(PWM)逆变器运行过程中会产生大量共模电压、高频dv/dt等谐波的问题，采用一种分区域PWM调制策略(Ma-PWM)来抑制PWM变换器的共模电压。通过调制指数将三电平空间矢量重新划分为多个不同的调制区域，在不同的调制区域内采用4种基本矢量类型中的大矢量、中矢量以及小矢量来实现三电平PWM调制算法。分区域PWM调制策略将扇区内部的小区域划分为高、低两个调制区域，并合理选择最邻近的基本电压矢量来合成参考矢量。仿真结果表明：Ma-PWM调制策略在不同负载类型下的共模电压幅值为直流母线电压的1/6;此外，在可变速负载下，PWM逆变器的共模电压幅值不仅能够减小到原来的1/2,而且PWM逆变器输出电流波形的总谐波失真小于5%。该方法不仅能够抑制共模电压，还能够减小PWM逆变器输出电流的总谐波失真。     

快速虚拟矢量调制的三电平直接转矩预测控制

提出了一种新颖的基于电压预测和快速虚拟矢量调制算法的二极管钳位式三电平逆变器供电的永磁同步电机直接转矩控制方案。系统基于广泛应用于中高压调速系统的二极管钳位式三电平逆变器,结合空间矢量调制思想,通过电压预测控制算法生成直接转矩控制所需的参考电压矢量,然后基于非正交60°坐标系,构建虚拟矢量合成参考电压矢量,采用平衡因子调整冗余小矢量的作用时间,对中点电压进行滞后补偿控制,基本电压矢量的选取和作用时间计算十分简单,实现了快速空间矢量调制。仿真结果验证了该控制方案的可行性,三电平逆变器输出电压幅值跳变和直流侧中点电位得到有效控制,并获得了良好的动态和稳态调速性能。     

VIENNA型三相三电平PWM整流器研究

分析了VIENNA型三相三电平PWM整流器的拓扑及其数学模型,以及三电平变换器的状态空间矢量调制技术(SVPWM)。提出了基于PI控制的双闭环的控制策略(即电压外环、电流内环),并引入中点电位因子r对中点电压进行平衡控制。为了验证所提控制策略的可行性,搭建了VIENNA型三相三电平PWM整流器的仿真平台以及1.6 kW的实验样机进行仿真与实验研究。仿真及实验结果表明,所提出的调制方法及控制策略是可行的。该整流器具有控制简单、易于数字化实现、在稳态条件下谐波畸变率小于3%、功率因数接近1等特点。     

功率前馈电压型PWM整流器直接功率解耦控制

针对有功功率和无功功率互为耦合问题，根据整流器在同步旋转dq坐标系中的数学模型推出功率控制数学模型，提出了电压型PWM整流器直接功率前馈解耦控制新策略，获得有功功率和无功功率独立控制效果。依据新的输入电压空间划分及合成空间矢量，确定了新的功率控制开关表。根据电源电压空间矢量位置和功率控制所需整流器输入电压空间矢量位置，在新的功率控制开关表选择开关函数，给出了系统的功率控制器和电压控制器的设计方法。计算机仿真结果表明，该策略具有可行性。     

级联型STATCOM直流侧电容电压平衡

在链式STATCOM装置中,直流侧电容相互独立,支撑每个H桥直流侧电压。电容电压的恒定是保证静止无功补偿装置安全稳定运行的前提条件。本文针对静止无功发生器直流侧电容电压的不稳定问题,提出了一种基于载波移相调制的直流侧电容电压平衡控制方法,该方法通过采用PI调节与基于直流电源能量交换相结合的直流侧电容电压的平衡控制方法,有效地提高了STATCOM装置的稳定性。仿真结果验证了所提直流侧电容电压平衡控制策略的有效性与可行性。     

组合多电平式APF直流侧电压平衡控制策略

H桥级联式多电平变流器用于有源电力滤波器(APF)时,H桥功率单元直流侧电容电压的平衡制约着系统补偿的性能.通过对应用两电平变流器或H桥级联式多电平变流器的APF的研究,提出了更有利于实现多电平APF直流侧电容电压平衡控制的组合式多电平变流器拓扑;以新的多电平拓扑为基础,提出了2电压环的直流侧电压控制策略,解决了多电平有源电力滤波器直流侧电压平衡问题.仿真实验证明,该组合式多电平变流器拓扑是有效实用的,直流侧电容电压平衡控制策略也具有良好的控制效果.     

无速度传感器的双PWM变频器一体化控制研究

介绍了一种双PWM变频器系统的控制策略．在PWM整流侧采用空间矢量的无电压传感器的虚拟磁链的直接功率控制和在PWM逆变侧采用无速度传感器的矢量控制．这些控制策略使系统保持了很好的动态响应和静态特性．仿真结果表明本系统有良好性能．从PWM逆变侧到PWM整流侧增加的功率环提高了功率能量流动的动态特性,使输入和输出能量匹配从而减小直流侧电容的大小．     

基于功率协调控制的统一潮流控制器控制策略研究

介于统一潮流控制器串、并联变流器在调节电力线路潮流过程中存在有功和无功功率相互影响等问题,通过分析其数学方程,建立了串、并联变流器状态反馈解耦控制模型,提出了功率协调控制策略。从功率平衡的角度分析了直流侧电容电压稳定条件,提出了在直流侧电容电压平衡控制环节中增加有功电流前馈分量的控制方法,实现了串、并联变流器对电容电压的动态稳定控制。在解耦控制策略的基础上,设计了串联变流器功率控制环,使统一潮流控制器在调节潮流的过程中达到了有功-无功功率独立控制的效果。通过仿真分析,验证了该控制策略在电力系统潮流调节中的有效性和可行性。     

基于卡尔曼滤波的电力电子变压器直流电压平衡控制

针对级联型电力电子变压器整流级交流电/直流电(alternating current/direct current,AC/DC)变换直流侧电容电压不平衡问题,以单相级联H桥整流器为研究对象,提出一种基于卡尔曼滤波(KF)的直流侧电容电压平衡控制策略。该控制策略结合了DQ(direct-quadrature)电流解耦控制和比例式脉冲补偿控制,利用卡尔曼滤波的滤波和预估特性实现了电容电压平衡、降低了系统的总谐波失真(THD)和增强了系统的鲁棒性。首先推导证明了系统的稳定性,然后对负载不均衡和负载突变两种的情况进行仿真,从而验证了该控制系统鲁棒性强、动态性能优异、具有良好谐波特性和稳态性能的特点。     

采用功率内环和电压平方外环的电压型PWM整流器

根据电压型PWM整流器在同步旋转dq坐标系中建立的整流器功率控制数学模型,基于功率前馈解耦,解决了有功功率和无功功率互为耦合问题.为克服整流器电流控制策略、直接功率控制策略及非线性控制策略的不足,提出了采用功率内环、直流电压平方外环电压型PWM整流器的新控制策略.由于采用直流电压平方外环,提高了整流器直流电压跟踪和功率跟踪能力,使系统具有响应快、稳定性好、抗负载扰动能力强及结构简单的优点.给出了系统控制器的设计方法.通过正常负载及负载扰动情况下的计算机仿真,证明了新控制策略的可行性.     

基于载波移相调制的MMC控制策略研究及仿真

为研究模块化多电平换流器(MMC)的控制策略,首先介绍了MMC的拓扑结构及其基本工作原理,在对比其他调制策略的基础上,综合考虑该新型换流器的结构特点以及需要实现的电平数,选取了载波移相正弦脉宽调制策略(carrier phase-shifted PWM,CPS-PWM);接着根据子模块能量均分和电压均衡两种原则,针对载波移相调制策略,选择了一种子模块电容均压策略,以确保子模块电压稳定在同一水平;最后通过仿真结果验证所设计的控制策略的有效性。