基于双控制因数的VIENNA整流器中点电位平衡设计

三相VIENNA整流器中点电位不平衡,降低了VIENNA整流器整体性能。通过对三相VIENNA整流器中点电位平衡的研究,提出了一种基于双控制因数中点电位平衡策略,该策略一路由整流器直流侧上下电容电压偏差通过P控制器控制,另一路由整流器直流侧上电容电压与直流侧输出电压半值的偏差通过PI控制器控制,然后将两路控制器控制因数叠加构成双控制因数调节上下电容充放电作用时间,抑制中点电位波动,使中点电位达到平衡。最后在Matlab/Simulink中建模仿真,结果表明该策略可有效抑制中点电位波动,同时具有响应快速、稳定的特点,加入该中点电位平衡策略的VIENNA整流器中点电位波动不仅动态性较好,而且稳定性强。     

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。     

虚拟矢量的中点电位平衡三电平调制方法

针对二极管中点钳位型三电平逆变器中中点电位波动造成的直流侧电容电压不平衡问题,提出一种虚拟矢量中点电位控制方法.该方法结合三相电流平衡和冗余小矢量的特点,通过虚拟中矢量和小矢量取代原中矢量和小矢量,进行参考矢量的合成.因大矢量作用时中点无电流流入和流出,对中点电位波动无影响,故通过降低虚拟矢量作用时间内中点电位的波动,就可以控制整个调制过程中点电位的波动,从而降低输出电压波形的畸变和开关管承受的电压.仿真实验表明该文方法具有可行性和有效性.     

电动汽车充电桩三相三电平整流器的控制研究

针对充电桩存在的谐波含量高、功率因数低的问题,提出了一种三相三电平VIENNA整流器,研究了整流器的控制系统结构和控制策略,提出了一种电压电流双闭环的控制结构,采用了电流滞环比较控制和中点电压平衡控制方法.通过PSIM仿真软件仿真验证方案的可行性,稳态运行时网侧THDi仅2.23%,功率因数达到99.93%.     

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。     

三相三线和四线NPC三电平变流器中点电位控制方法

对于三相三线和三相四线的中点箝位型变换器,本文首先建立了统一且通用的中点电位波动数学模型,进而推导出对应的系统控制策略并建立了对应的中点电位控制模型。对于三相三线系统,其控制策略为将均压环输出零序电压叠加到三相调制电压上从而实现了对中点电位的控制,而中点电位给定误差的计算由系统工作模式决定。对于三相四线系统,采用均压外环和电流内环的双闭环控制,通过均压外环调节零序电流给定从而实现了中点电位平衡控制。其次,分析了两系统均压环开环剪切频率约束条件,得出在约束条件范围内实际系统需要的剪切频率值。最后,通过MATLAB仿真验证了理论分析的正确性。     

三相Vienna整流器单闭环及中点电位平衡控制策略

为降低Vienna整流器的生产成本,提高控制算法的工作效率,设计了基于无电流传感器的单闭环控制策略.针对Vienna整流器的中点电位波动和传统三电平空间矢量调制(SVPWM)计算繁琐的问题,引入一种基于载波调制的简化等效SVPWM技术,主要是通过在零序分量中加入平衡因子来控制中点电位平衡.单闭环控制算法和等效SVPWM相结合大大简化了控制系统的设计过程,提高了整个控制系统的工作效率.最后通过实验验证了该控制算法的正确性和高效性.     

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。     

基于Lyapunov函数的三电平SAPF控制策略

提出了一种基于Lyapunov函数的三相中点箝位型三电平并联有源电力滤波器(Neutral-Point Clamped Shunt Active Power Filter,NPC-SAPF)的控制策略.建立了NPC-SAPF的数学模型并在此基础上构建包含输出电流和直流电压误差项的能量函数;进一步推导出关于控制增益的特征方程,并绘制出其三维函数图,结合Lyapunov大范围渐进稳定条件和系统极点位置得到控制增益选取范围,在此区间选取合适的控制参数,保证系统在不同负载类型下动态和稳态性能.针对NPC特有的中点电位平衡问题,采用连接直流电压中点与配电变压器中点并引入中性点电位误差反馈控制的方法实现中点电位平衡.对电压源型和电流源型这两类非线性负载的动态和稳态性能进行了仿真和实验,结果表明:该控制策略对电流型和电压型非线性负载均取得较好的谐波补偿效果.     

基于优化的VSVPWM三电平NPC逆变器控制策略

针对中点箝位(NPC:Neutral-Point-Clamped)型三电平逆变器直流侧上下两个电容电压不一致,以及传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM:Spatial Vector Pulse Width Modulation)虽然可在一定的调制度范围内解决两个电容电压不一致,但在较大的调制比下中点电位无法维持平衡的问题,在传统SVPWM和虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM:Virtual Space Vector Pulse Width Modulation)的基础上优化控制方法。该方法依据电流的流向对不同的正、负小矢量采用不同大小的平衡因子,同时根据中点电位差值,引入电压调差系数,并在此基础上与无差拍控制相结合。该闭环控制策略利用中点电位差值与逆变器三相电流输出值作为反馈量调整输出波形,抑制中点电位。仿真结果表明,该方法在三电平逆变器调制度较高时仍然可以维持直流侧中点电位的平衡,证明了控制策略的正确性和有效性。     

一种三电平NPC中点箝位逆变器并网控制算法设计

调制策略是三电平NPC变换器安全可靠运行的关键技术.传统载波调制策略存在中点电位不平衡问题.通过建立三电平NPC两相旋转坐标系下数学模型,对层叠载波调制技术进行分析,针对中点电位不平衡问题,给出抑制中点电位不平衡零序电压的选取原则,提出了注入零序分量的载波调制算法.仿真结果验证了算法的有效性和可行性.     

基于粒子群算法的牵引逆变器多目标优化控制策略

为解决中点钳位型三电平牵引逆变器存在的中点电位不平衡以及由此而引起的输出电流谐波无法同时得到有效控制问题,提出了一种基于粒子群算法的牵引逆变器多目标优化控制策略。首先建立谐波抑制和中点电位平衡控制变量的数学模型;然后以输出电流谐波总畸变率最小为目标,以中点电位波动幅值尽可能小为约束条件,采用罚函数法构建了多目标优化模型。通过粒子群算法进行优化求解,实现在有效抑制输出电流谐波的同时最大程度降低中点电位波动幅值。仿真和实验结果验证了所提多目标优化控制策略的有效性。     

改善共模电压和中点电位的虚拟SVPWM策略

中性点箝位式(NPC)三电平逆变器的拓扑结构以及空间矢量脉宽调制的技术特点决定了逆变器存在中点电位波动和共模电压问题.为此,提出一种改进的虚拟空间矢量脉宽调制策略,可以兼顾中点电位波动抑制和降低共模电压.在分析传统虚拟空间矢量脉宽调制策略原理基础上通过优化基本电压矢量构成和基本矢量的作用顺序达到降低共模电压的目标;同时采用闭环控制策略,监测中点电位和中点电流流向,动态调整中矢量形式,将中点电位波动控制在目标范围内.为验证改进调制策略的实用性和有效性,搭建了仿真和实验平台,仿真和实验结果均表明该策略相较于传统虚拟空间矢量脉宽调制技术,共模电压可降低50％,且稳定状态下中点电位波动范围可控制在5V内.     

Buck-Boost变换器的模型预测控制

为更好地控制Buck-Boost变换器输出电压,采用考虑管压降的状态空间平均模型,使用模型预测控制进行输出电压的控制.选取合适的二次性能指标作为模型预测控制的目标函数,使变换器具有较快的响应速度和较小的电压超调量,同时设置电容电压和电感电流的约束条件,以保证Buck-Boost变换器的安全性.研究结果表明:模型预测控制在Buck-Boost变换器中具有很好的控制效果.     

SVPWM控制三电平逆变器

论述了空间电压矢量调制(SVPWM)控制二极管钳位式三电平逆变器的原理与实现方法.提出了确定参考矢量的三个规则,并推导出工作矢量作用时间、输出顺序及描述了中点电位的控制规则.通过采用Matlab仿真,结果证明SVPWM控制三电平逆变器的可行性.     

一种改进的三电平PWM整流器中点电位控制方法

本文介绍了三相三电平二极管中点箝位型PWM整流器电路的拓扑结构,详细分析了基于虚拟空间矢量（Virtu-al-Space-Vector,VSV）的PWM调制策略,当电容存在容差时,采用了一种中点电位控制算法,能实现对中点电位的完全控制,仿真结果验证了该算法的有效性。     

三电平逆变器的点电压平衡控制

为解决电压型逆变器中点电压不平衡问题,分析了中点钳位式(NPC)三电平逆变器的基本原理,介绍了三电平逆变器的SVPWM算法.根据正负小矢量对中点电位的影响提出了两种平衡中点电位的控制策略,并通过设定电压误差滞环把两者结合起来.仿真结果表明,该方法能有效约束三电平逆变器的中点电压.     

三相并网逆变器减少开关损耗定频模型预测控制方法

针对三相并网逆变器传统模型预测控制输出电压、电流频谱比较分散以及提高三相并网逆变器的效率,提出一种减少开关损耗定频模型预测控制方法。该方法在每一个开关周期采用三个电压矢量,各电压矢量的作用时间与目标函数成反比,实现三相并网逆变器输出电压、电流集中开关频率的整数倍(定频控制);同时,在每一个开关周期有一相的电力电子开关管一直开通或关断,减少了逆变器开关损耗。最后,建立起10 kW三相并网逆变器仿真模型,对所提方法进行了稳态、动态仿真实验。仿真结果表明:所提方法实现逆变器输出电压、电流频谱特性类似空间脉冲宽度调制方法;同时,系统具有很好动态性能。     

基于新颖磁链观测的三电平PWM整流器的直接功率控制策略研究

三电平PWM整流器在高压大功率场合有着广泛的应用,但是由于三电平PWM整流器自身开关器件的非线性和对电路参数的依赖性,使得传统的电压电流双闭环控制无法更好的提高其动态性能,因此限制了其在更宽负载范围内的运用。本文在建立二极管钳位式PWM整流器数学模型的基础上,在传统的直接功率控制和电压定向控制的基础上,提出了一种新型简化虚拟磁链定向的固定开关频率的三电平PWM整流器直接功率控制方法。仿真实验表明：该控制方法能够保证中点电位平衡,网侧电流谐波小,具有良好的动静态性能,实现了单位功率因数运行。     

基于改进SVPWM的多电平风电并网逆变器的研究

针对风电系统中中点箝位式多电平并网逆变器存在的传统空间矢量调制方法(SVPWM)计算繁琐和中点电压不稳定的问题,在120°坐标系下,将传统SVPWM中大量的三角函数和求根运算用线性运算代替,通过简化SVPWM算法,减小运算量、提高运行效率;通过直流侧中点电压偏差调节矢量运行时间,实现直流侧中点电压平衡控制,减小谐波含量;并对风电系统的逆变并网部分进行了仿真,结果验证了该SVPWM调制方法的可行性和有效性,为实际中实现具有较高电能质量的风电并网提供了研究基础.