基于遗传算法的三电平逆变器SHEPWM方法的研究

针对中点钳位型三电平逆变器SHEPWM开关角度的求解问题,提出采用遗传算法对三电平NPC逆变器消谐模型的非线性超越方程组进行求解的方法.该方法在求解消谐模型非线性超越方程组时克服了传统数值方法的缺点,不需要给出方程的特定初值和预测在整个调制度范围内解的变化趋势,因此更易收敛和减小计算时间.用Matlab/Simulink仿真软件对三电平NPC逆变器SHEPWM 进行仿真研究,并利用FPGA和嵌入式计算机为核心控制器件构建实验平台进行实验研究,实现了在线SHEPWM控制.     

五电平电压型逆变器的变频SHE-PWM控制策略

采用两重H桥串联电压型逆变器输出五电平相电压,使用IGCT器件时可输出6kV线电压,适用于6kV电机变频调速装置。为改善逆变器输出电压的谐波特性,解决串桥之间功率的均分问题,提出了两种五电平SHE-PWM控制策略,给出了其实现原理,计算了3～50Hz内的变频变调制比的SHE-PWM开关角度,并在此基础上用数字仿真计算了各频率段下输出电压谐波含量。结果表明在不增加开关频率的前提下,比三电平逆变器消除的输出电压谐波次数更多,使逆变器输出LC滤波器的设计更加容易,同时可有效地均分两重串桥的有功功率输出。     

大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计

针对大容量变频调速装置中LC滤波器设计困难的问题,提出了特定消谐脉冲宽度调制(SHE-PWM)的逆变器优化控制方案。以三电平中点箝位(NPC)逆变器为研究对象,采用分段同步SHE-PWM保证整个调速范围内LC滤波器的谐振抑制问题,并给出了LC谐振频率的设计方法。采用此方法可以使大容量开关器件工作在较低的开关频率下。分析了LC滤波器对逆变器输出电流和机端电压的影响及滤波电容与电机之间的自激等问题,并据此提出了电抗参数和电容参数的具体设计原则和方法。在一台基于三电平NPC逆变器的6kV变频调速装置上的试验结果验证了所提方法的有效性。     

基于三电平中点箝位逆变器的高压变频调速器

针对目前工业应用中对高压大容量变频调速装置的迫切需求,设计并实现了一种基于集成门极换向晶闸管(IGCT)器件的新型6kV/1800kVA高压变频调速器。其中交流输入侧采用移相变压器隔离的24脉冲整流电路以保证输入侧功率因数大于0.96;中间直流环节直流电压为10kV;逆变部分采用三电平中点箝位(NPC)电压型逆变器,并采用2只4.5kV的IGCT器件串联运行,逆变器输出线电压为6kV。NPC逆变器采用变频特定消谐脉冲宽度调制(SHE-PWM),且输出采用LC滤波器来减小dv/dt及谐波畸变率。装置采用IGCT作为电子开关取代传统的快速熔断器进行快速的桥臂过电流保护。装置试验表明这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

三电平逆变器容错拓扑的多载波控制策略

多电平逆变器由于具有不少相对于两电平逆变器的优势,在大功率等场合得到了大量应用,但是其复杂的拓扑结构也带来了故障概率比较大的缺点.在针对多电平逆变器的故障诊断和容错研究中,提出了不少新的容错拓扑,针对一种具有不对称桥臂的NPC逆变器容错拓扑进行控制技术的研究.该拓扑中同时具有两电平桥臂和三电平桥臂,提出两电平桥臂的三角载波和三电平桥臂的多载波之间的相位将会影响到电路的输出特性.当这两种载波同相位时,输出电压波形的谐波含量比较少,并进行了理论分析和实验验证.     

PWM逆变器特定谐波抑制技术

建立电压型PWM逆变器输出电压的数学模型,分析其谐波分布规律,以改善PWM逆变器输出波形质量,抑制谐波污染.针对电压型PWM逆变器建立了基于SHEPWM的数学模型,根据特定消谐技术求解非线性方程组,采用同伦算法获得开关角数据,以保证特定消谐方程组的解在大范围内快速收敛.仿真结果证明了该方案的可行性.     

一种新的多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法

基于多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法的波形对称方案,提出了一种新的多电平逆变器半周期对称波形SHEPWM方法,可以求取许多现有方法不能求得的数值解,具有通用性强、形式简单、波形灵活、易于编程、解的空间大等优点.以五电平逆变器为例,取半个周期内20个开关切换点,对调制比为0.8时的非线性方程组进行求解,求取了12组数值解,抽取其中2组进行仿真和实验研究,证明了所提SHEPWM方法的有效性和实用性.     

多电平逆变器技术及其原理综述

对多电平逆变器的基本原理和多电平逆变器的各种拓扑进行了分析,同时指出了各类拓扑的优缺点。分析了已有多电平逆变器不同的载波PWM控制方法,重点研究了多载波PWM控制方法,并以二极管钳位式五电平逆变器为例进行了仿真研究。同时采用了三次谐波注入法,对输出波形的谐波进行改善。     

逆变器驱动电机的共模电压和轴电压的抑制

为了抑制逆变器驱动电机的共模电压和轴电压,改进了特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方式。利用共模谐波性能因子,求出SHEPWM的开关角度。在40～45Hz采用消除三次谐波的改进SHEPWM方式,消除低次谐波分量;在45～50Hz采用不消除三次谐波的常规SHEPWM方式。这两种方式在45Hz处实现了平滑切换。该SHEPWM方法结合无源共模滤波器方案,在一个三电平中点箝位式逆变器上得到实现,在电机端获得较低的共模电压和轴电压。     

逆变器驱动电机的共模电压和轴电压的抑制

为了抑制逆变器驱动电机的共模电压和轴电压,改进了特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方式。利用共模谐波性能因子,求出SHEPWM的开关角度。在40～45Hz采用消除三次谐波的改进SHEPWM方式,消除低次谐波分量;在45～50Hz采用不消除三次谐波的常规SHEPWM方式。这两种方式在45Hz处实现了平滑切换。该SHEPWM方法结合无源共模滤波器方案,在一个三电平中点箝位式逆变器上得到实现,在电机端获得较低的共模电压和轴电压。