多电平电力变换器主电路拓扑分析与调制仿真

大容量是电力电子技术未来的主要发展方向,多电平变换技术是实现高电压大容量的关键,多电平变换装置主电路拓扑是研究重点。文章详细分析了多电平变换装置的几种具体主电路拓扑结构,指出了几种拓扑结构的优缺点,分析研究了级联多电平变换装置的可靠性,并对三相级联11电平变换装置进行了载波相移脉宽调制(CPSPWM)仿真分析。     

多电平电力变换装置调制策略仿真研究

多电平变换技术因具有输出波形畸变小、器件电压应力低等优点成为实现大容量电力变换的关键.任何拓扑结构的多电平变换装置都必须采用相应的控制策略对其进行有效控制.文章分析了多电平变换装置调制策略的几种具体方法,指出了几种调制策略的优缺点,并对载波组调制法进行了仿真分析验证,给出了多电平载波调制自由度组合方法,对大容量电力电子变化装置调制策略选择具有参考意义.     

多电平变流器对船舶电力推进系统机动性特性影响分析

船舶机动性指的是船舶收到指令到改变自身航行状态的响应能力,机动性是衡量船舶性能的重要指标之一。船舶电力推进系统的性能直接决定了船舶的机动性。多电平变流器是一种电路拓扑和调制方式相结合的功率放大设备,在电机驱动方面具有动态响应快、控制更直接、反馈更方便等优点,被广泛应用于大功率应用场景中。本文对多电平电流器的拓扑和调制策略进行研究,在此基础上,分析变流器对船舶电力推进系统机动性的影响。     

一种基于磁耦合的三电平逆变器拓扑

大功率电力电子变流装置通常采用硬开关电压型逆变器,逆变器中功率器件开关损耗较大、输出电压变化率大,对逆变器的散热和负载的绝缘造成了较大的压力,间接限制了逆变器的功率等级提升。本文提出了一种基于磁场耦合的三电平逆变器拓扑电路及其调制方法,负载等效开关频率提高一倍,负载的电平跳变数也相应增加。通过仿真和试验测试,验证了此电路拓扑的有效性和实用性。     

多电平变换装置主电路拓扑及控制策略研究

大容量变换装置是电力电子技术发展的重要内容。大容量变换的关键是多电平变换技术,主电路拓扑及控制策略是多电平变换装置的主要研究内容。文章分析了几种传统型和混合型多电平变换装置的主电路拓扑结构,并对级联多电平变换装置进行了载波相移脉宽调制(CPSPWM)策略和开关频率优化-载波相移脉宽调制(SFO-CPSPWM)策略仿真对比分析验证,该两种策略均能实现多电平级联变换装置的控制。     

基于交错并联的Ⅱ型五电平逆变器电路的仿真研究

研究了一种基于交错并联的Ⅱ型五电平逆变器电路。该拓扑是双BUCK电路的一种变形,可以视为双BUCK拓扑和交错并联技术结合的产物。这种拓扑减少了开关器件,降低了系统复杂度,而且提高了输出频率,大幅度减小了用于滤波的无源器件的体积。介绍了该拓扑存在的7种状态和4种模态。介绍了Ⅱ型五电平的单向仿真,详细阐述了其正弦脉宽调制。仿真结果符合之前的理论研究,说明该拓扑在大功率变换场合有其前景。     

基于交错并联的Ⅱ型五电平逆变器电路的仿真研究

研究了一种基于交错并联的Ⅱ型五电平逆变器电路。该拓扑是双BUCK电路的一种变形,可以视为双BUCK拓扑和交错并联技术结合的产物。这种拓扑减少了开关器件,降低了系统复杂度,而且提高了输出频率,大幅度减小了用于滤波的无源器件的体积。介绍了该拓扑存在的7种状态和4种模态。介绍了Ⅱ型五电平的单向仿真,详细阐述了其正弦脉宽调制.仿真结果符合之前的理论研究,说明该拓扑在大功率变换场合有其前景。     

一种适用于舰船综合电力推进系统的对称混合五电平拓扑及其控制策略

为了满足舰船中压直流综合电力推进系统对中压大容量推进变频器的需求,本文提出了一种适用于多相开绕组电机的对称混合五电平拓扑,每一相电路均由一个高频DC/DC单元和一个高压H桥单元组成。介绍了其工作原理和调制方法,针对其母线中点电压平衡问题,提出了一种微调PWM脉冲占空比的中点电压平衡控制方法。仿真结果表明该拓扑及其控制方法正确、有效。     

应用于永磁同步电机控制的三电平逆变器SVPWM研究

与传统两电平逆变器相比三电平逆变器具有谐波含量低、输出容量大、电磁干扰低和开关损耗小等优势。本文介绍了几种三电平逆变器的拓扑结构,并详细推导了三电平SVPWM调制算法。针对三电平逆变器输出存在较高共模电压的问题,分析和推导了一种零共模SVPWM的调制算法。在MATLAB中将两种调制算法引入永磁同步电机控制系统中,通过对仿真结果的分析,对两种算法进行了比较。     

模块化多电平变换器的两种调制策略研究

调制策略是研究模块化多电平变换器(MMC)的基础,也是影响MMC输出特性的重要因素。本文研究分析了两种调制策略:载波移相调制和载波层叠调制的原理以及在MMC中的实现方法。通过在Matlab/Simulink平台上的仿真,验证了载波移相调制更利于MMC各子模块电容电压的均衡,并且能使MMC获得更好的谐波特性。     

基于PEM中性点移位载波调制可重构控制仿真研究

电力电子变换装置的重要发展方向是高电压大容量,多电平变换装置以电力电子模块(PEM)为基本单元,是实现高电压大容量的重要途径,可靠性是衡量模块化多电平变换装置优劣的重要性能指标。该文以电力电子模块多电平变换装置的可重构控制途径为基础,分析出了中性点移位加故障模块旁路重构法,计算出了多种故障状态下的中性点移位参数,提出了两种中性点移位载波调制(CPSPWM、SFO-CPSPWM)电力电子模块可重构控制策略,并进行了两种控制策略的对比仿真。仿真结果验证了两种载波调制可重构控制策略的有效性及正确性。     

基于开关电容单元直流侧电压自均衡多电平变换器

文章提出一种由级联H桥(CHB)以及开关电容(SC)单元构成的模块化多电平变换器,所提出的变换器具备SC单元直流侧电压自均衡的能力,实现了 13电平的电压输出,负载上的输出电压质量好、总谐波失真含量低,与传统的非对称级联多电平变换器相比,只需要单个直流源便能获得多个电平的交流输出.仿真结果验证了所提拓扑的正确性.     

10kV中压直流电力推进变频器拓扑与控制策略

为了满足10 kV舰船中压直流综合电力推进系统对于高效率、高功率密度中压推进变频器的需求,本文分析了现有多电平拓扑的特性与适应性,提出了两种适用于开绕组多相电机的10kV推进变频器拓扑结构:五电平有源中点箝位(ANPC)/H桥拓扑以及对称混合九电平拓扑。两种拓扑结构使用的悬浮电容和开关器件数量完全相等。本文分析了这两种拓扑的工作原理和调制策略,分别建立了开关函数模型,并得出了母线中点电压和悬浮电容电压在理想情况下均可保持自平衡的结论。分别搭建了这两种拓扑的小功率样机并进行了实验验证。     

一种三电平H桥逆变电路低调制比时的窄脉冲补偿方法

为了保证电力电子开关器件工作在其安全工作区,开关器件均有其最小要求的开通和关断时间。基于H桥单元拓扑结构的NPC三电平逆变器中的窄脉冲会导致逆变器的输出电压和电流发生严重畸变,因此必须对这种窄脉冲进行抑制和补偿。现有的解决方法在系统低调制比时会改输出电压的基波幅值,存在窄脉冲抑制不彻底和增加低次谐波的输出含量的缺点。基于此,本文提出了一种适用于H桥单元拓扑结构的NPC三电平逆变器的窄脉冲补偿方法,对该方法进行了详细的理论分析,阐明了该方法在载波层叠SPWM调制和载波移相SPWM调制中的内在联系。在逆变器的低调制比时,该方法不会改变逆变器输出电压的基波幅值,也不会增加输出的低次谐波含量。仿真和系统试验结果证明了该方法的正确性和有效性。     

H桥级联型多电平动态电压恢复器的研究

H桥级联多电平结构的动态电压恢复器可以大大提高电压补偿容量.文中分析了三相三线制H桥级联型多电平动态电压恢复器的电路拓扑结构、电压补偿策略、PWM控制策略以及控制电路的实现.最后通过仿真验证了本文的设计方法.     

一种模块化直流变压器调制策略研究

隔离型模块化多电平直流变换器（IMMDC）是船用中压直流电力系统的关键部件,论文分析了IMMDC方波调制下桥臂压降与直流母线电压、交流侧方波电压幅值之间的关系。在此基础上,推导了IMMDC的平均等效模型,实现了电路直流回路与交流回路的解耦,针对IMMDC直流回路电流振荡问题,在方波调制的基础上提出了一种改进调制策略,在IMMDC系统中增加一个新的可控量来校正直流电流波形,进而稳定模块直流侧电容电压,提高系统的稳定性。最后,搭建了实验样机并完成了实验验证,结果表明改进调制策略能够有效地抑制直流电流的振荡,减小模块电容电压的波动,验证了所提调制策略的可行性与有效性。     

高功率因数能量可回馈型整流器研究

本文介绍了一种三电平PWM整流器,对其拓扑和数学模型进行了分析。通过SVPWM调制和中点电位平衡控制,可以实现网侧功率因数为1,且输出电压可控。同时整流器还可以运行在逆变状态,向电网回馈能量,实现能量的可回馈。试验结果证明了控制策略和调制方法的有效性。     

一种新颖的软开关半桥变换器

本文提出了一种新颖的软开关半桥变换器,首先介绍了变换器的电路结构,电路工作在谐振状态,通过脉冲频率调制方法调控输出电压和输出功率,并通过时序和电路拓扑分析了变换器的基本原理,最后给出了原理样机的实验波形.     

基于独立电源的级联型多电平倍频SSPWM逆变器研究

主要研究基于独立电源的级联型多电平倍频SSPWM逆变器.基于独立电源的级联型多电平主电路拓扑,避免了逆变单元多重化需要的笨重的叠加变压器,其较低的工作频率,大大减少了其他高频逆变器带来的强的电磁干扰,倍频SSPWM控制技术,又使逆变器获得优良的正弦输出电压波形.仿真与试验结果与理论分析一致.     

中压大功率三电平变流应用与研究

随着舰船动力系统向全电力推进的方向发展,中压大功率变流器在船舶电力推进和舰船电力系统中的应用越来越广泛。本文对比分析了工业领域大功率变流器主流拓扑方案的应用情况,指出在DC4 kV～6 kV范围的直流中压水平下,NPC型三电平变换拓扑是舰船大功率变流器的优选方案,介绍了当前NPC型三电平变流拓扑和调制控制技术的研究现状,分析了该技术在工程应用中面临的主要问题,并给出了工程指导建议。