级联变频器电路拓扑及其数学模型

提出了五电平功率单元级联变频器的主电路拓扑,探讨了输入移相整流技术,在详细阐述新型五电平功率单元级联变频器的主要特点和电路拓扑的基础上,运用坐标系变换的方法推导了五电平功率单元级联式变频器的空间数学模型并予以分析,为下一步级联变频器系统的运行与故障状态下的稳定性分析奠定了基础,并给出了功率单元旁路时的解决办法及实验结果。     

基于Matlab的级联型高压变频器VF控制仿真平台研究

以级联型高压变频器(CAS-HVI)系统拓扑结构及功率单元结构为对象,通过Simulink构建功率单元组、移相变压器系统以及基于载波移相SPWM(CPS-SPWM)调制原理的PWM发生器子系统,形成基于VVVF控制的CAS-HVI仿真平台。利用该平台分别对突加减负载时功率单元的输入电流、母线电压、母线电流、输出电流的变化进行定性分析,并对相间短路极端故障情况下的功率单元状态进行定性分析。该仿真平台不但能提高CAS-HVI系统的开发安全性以及开发效率,有效降低开发成本,同时也展示了仿真的高效性及便利性。     

基于多电平变频器的有源电力滤波器

含独立电源的级联H桥多电平变频器具有每个H桥单元结构相同、易于实现模块化设计等优点，因而在无功补偿和有源电力滤波器等领域有广泛的应用前景。在并联有源电力滤波器（APF）系统中，由于直流侧不需要提供有功功率，可充分利用级联多电平变频器的优势及载波相移PWM技术良好的谐波传输特性。提出了一种基于多电平变流器的并联APF系统的电路拓扑结构，并在交直流控制策略和系统参数设计方面进行了分析。仿真和实验结果表明，此系统动态响应速度快、补偿性能良好，验证了理论分析的正确性和实验系统的可行性。     

基于级联型多电平高压变频器的异步电机控制策略

主要介绍基于级联型多电平高压变频器的异步电机控制策略，首先介绍了多电平变频器的电路拓扑结构和基本原理，以及其载波相移SPWM控制；接着介绍了目前应用广泛的异步电机的变压变频控制并给出仿真波形和实验结果；最后重点介绍了矢量控制原理和基于模型参考自适应系统的无速度传感器的矢量控制的原理，并通过仿真验证了其结果。     

基于直接转矩控制的级联型高压变频器系统

首先介绍了级联型高压变频器系统拓扑结构,然后针对提高转速控制精度和转矩响应快速性的应用需求,提出了基于直接转矩控制（DTC）的高压变频器系统。在简单介绍直接转矩控制原理的基础上,构建了基于载波移相的直接转矩控制（CPS—DTC）模块,并结合级联型高压变频器系统拓扑,搭建出基于DTC控制的高压变频器系统（HVI-DTC）仿真平台。并利用该平台推演HVI—DTC的转矩响应,对比了基于VFFF控制的高压变频器系统（HVI-VF）在突加减负载时的响应结果。仿真和实验结果验证了HVI-DTC系统的可行性。     

模块化多电平变流器的最近电平逼近调制策略

简要介绍了模块化多电平变流器(MMC)的拓扑结构和工作原理。由于变流器内子模块串联会造成电容电压不均衡,文章采用最近电平逼近的调制方式,将子模块电容电压进行排序,再根据相应电流的方向确定各子模块的投切状态,以此实现子模块上电容电压基本趋于稳定。仿真结果表明,最近电平逼近的调制方式非常适用于大功率应用的场合。     

基于高压直流输电的新型电气化铁道供电方法

针对传统牵引供电网存在的功率因数低、谐波含量高、网压不足、电能损耗大等能效问题,提出了一种基于高压直流输电的新型电气化铁道供电方法。在对传统牵引网能效问题解决方法进行分析的基础上,构建了基于高压直流输电的交流牵引供电网和直流牵引供电网两种系统拓扑。利用最近电平逼近技术对牵引网谐波含量进行了分析,论述了功率控制解耦技术的动态调节原理,研究了直流环节对牵引网的谐波含量和能量损耗的改善,比较了两种新型牵引网系统拓扑的优势和实现的可能性。     

级联多电平高压变频器在脱硫项目上的应用

简要叙述了攀钢集团成都钢铁有限责任公司的脱硫工艺,重点介绍了脱硫工艺中使用的多电平高压变频器传动系统的基本结构和工作原理。负载试验结果证明,该系统可靠性高且节能效果显著。     

载波移相控制级联十一电平变频器的仿真研究

级联多电平高压大容量变流器已广泛应用于大型变频传动和电力系统,其各种拓扑结构和控制策略是研究的热点。文章对级联十一电平的电路结构和工作原理进行了介绍,用Matlab／Simulink软件在载波水平移相控制方式下进行系统仿真,并分析了输出电压波形和谐波成分。     

三电平NPC拓扑结构中功率IGBT器件的应用和分析

讨论了三电平NPC拓扑结构的基本工作原理和相应的换流路径;考虑到IGBT模块对直流电压稳定性的要求,给出在给定故障率条件下允许长期运行的最大直流母线电压;分析了器件芯片技术及封装的特点,给出了在三电平应用中的IGBT解决方案;以4.5k V IGBT为例,研究了三电平拓扑布局应用中杂散电感及结温差异所引起的开关特性问题,并提出一些在三电平设计中关于IGBT模块均流和布局应用方面的建议。     

模块化多电平换流器型直流输电系统启动控制

为抑制模块化多电平换流器型直流输电(MMC-HVDC)系统启动时产生的过电压和过电流,有必要对该系统的启动控制策略进行设计。文章基于MMC-HVDC拓扑结构,研究了连接有源或无源网络MMC子模块电容充电方法以及限流电阻的配置方案,并由此分别提出了双端有源和向无源网络供电的MMC-HVDC系统的启动控制策略,仿真结果验证了所设计的启动控制策略的正确性。     

基于电压移位调制技术的二极管箝位四电平逆变器

多电平逆变器在高压大容量电能变换中得到广泛应用，其控制策略和电路拓扑等已成为了研究热点。文章首先对二极管箝位式四电平的拓扑结构和工作原理进行了详细分析，接着讨论了电压移位控制策略，最后将二极管箝位四电平逆变器在MATLAB＼Simulink环境下进行仿真，并给出了相应的仿真波形。     

选择性谐波控制的通用优化多电平PWM方法

针对高电压和大功率电力电子应用系统,提出了一种涵盖双极性二阶、三阶和四阶拓扑结构的通用优化PWM方法,阐述了一种不对称多电平拓扑结构电路的工作原理。建立了以选择性谐波控制为约束条件和剩余电压谐波含量为优化目标函数的PWM数学模型,并对该优化PWM数学模型进行优化求解,获得不对称逆变器电路输出的优化电平幅度比和优化PWM调制的开关角;根据电平幅度比变量k设置多电平电路以及开关角来控制多电平电路输出,对其PWM的调制效果进行了分析。仿真试验表明,该通用多电平优化PWM方法能大幅度降低高电压和大功率电力电子应用系统的开关频率及与之相关的电磁干扰。     

模块化多电平变流器预充电控制及其SVG实验

介绍了模块化多电平变流器的拓扑结构与工作原理,提出了适用于模块化多电平变流器的控制策略与子模块储能电容预充电策略,并进行了SVG样机研制。相关实验结果表明：模块化多电平变流器具有良好的动态响应性能,输出电压电平数较高,电压谐波含量小,工程应用前景十分广阔。     

时速400公里动车组的牵引系统主要顶层技术指标研究

为设计时速400公里动车组牵引系统,基于其牵引性能的要求,采用理论计算和仿真的方法研究牵引系统主要顶层技术指标。运行总阻力采用基于大西高铁综合试验数据确定的运行总阻力计算公式计算;按照在平直线路上动车组以速度400km·h-1运行时仍具有0.05m·s-2剩余加速度的要求等计算并提出总轮周功率为14 000kW;基于对三电平结构和二电平结构牵引变流器主电路拓扑的技术分析,提出二电平架控方式的牵引变流器拓扑;按照6 500V/750A型IGBT双管并联方式推算单辆动车的最大轮周功率,据此给出6M2T的整车动力配置方案;充分考虑黏着系数限制曲线、起动加速指标、牵引能力和电气制动能力的发挥及有关技术条件规定计算起动牵引力、恒转矩区电气制动力和恒功率转折点对应的速度。在郑徐客运专线条件下对建立的牵引系统仿真模型进行仿真验证。结果表明:所给出的牵引系统顶层技术指标设计合理,能够使时速400公里动车组在起动加速阶段加速快、恒速运行阶段速度波动小、制动停车阶段减速快。     

一种新型混合多电平逆变器

在传统的多电平逆变器拓扑结构的基础上，提出了一种新型的混合多电平逆变器拓扑，并分析了其工作原理，采用SHEPWM作为该拓扑的调制方式，实现了基于TIDSP TMS320LF2407（A）单相拓扑的控制，最后通过实验研究证实了该种拓扑的可行性，并给出了相应的结论。     

变频器例行试验中的功率考核技术研究

从功率器件IGBT以及变频器的工作原理和工作特性出发,对业界常用的三种变频器例行试验中功率考核试验方法进行技术分析和比较,同时作者结合多年从事变频器测试技术工作积累的经验进行了验证和分析,旨在为合理选择变频器功率考核试验方法和测试系统提供参考和指导.     

轨道车辆三电平储能充电多模控制策略研究

针对轨道车辆储能系统充电时间偏长的问题,提出一种三电平直流变换器多模控制策略.对三电平直流变换器的电路拓扑结构进行分析,总结控制策略的基本要求;提出恒流恒功率恒压多模控制策略,对控制策略状态切换点的选择时机进行系统分析,并对算法稳定性与充电时长进行理论推导;通过仿真实验对比所提策略与恒流恒压、恒功率恒压充电控制策略的充电效果,并进行实物实验验证.研究结果表明:该控制策略在保证储能系统稳定性和安全性的基础上集成了恒流、恒功率、恒压单一充电控制策略性能优势,实现了控制策略平稳切换及电压电流全过程控制,缩短13％充电时长,为储能系统控制策略的选择及实现提供了借鉴.     

三相三电平PWM整流新技术

三相三电平PWM整流电源具有输出直流电压稳定、功率器件承受压力小、交流侧电流波形正弦度好和功率因数高等特点,其在中、高压交流调速、电力系统等领域的应用越来越广泛。文章从拓扑结构、数学模型和控制方法几方面介绍了三相三电平整流电源的国际国内新技术,重点讨论了三相二极管箝位三电平PWM整流电源的中点电位平衡策略。     

基于微分平坦理论的MMC-RPC控制器设计

为提高MMC-RPC的抗扰动性能并达到更为精确的控制效果,对采用模块化多电平换流器(MMC)的铁路功率调节器(RPC)建立了动态数学模型,在简要介绍微分平坦控制理论(FBC)的基础上于MMC-RPC的动态数学模型中选取了2组输出量,使MMC-RPC满足微分平坦系统的条件。由微分平坦理论设计了MMC-RPC的控制器,其结构包含前馈控制与误差补偿2个环节;控制器采用串级连接,由外环产生平坦输出的参考轨迹,内环产生MMC期望输出的d、q轴电压分量。最后在3种工况下分别对串级FBC控制的MMC-RPC与串级PI控制的MMC-RPC进行仿真,仿真结果验证了FBC控制系统的有效性与优越性。