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。     

有源钳位四电平能馈变流器预测电流控制

地铁能馈变流器能回收车辆制动能量,实现节能减排。多电平变流器可以降低有源开关的断态电压上升率,有效保护电路元件,提高输出电流的波形质量,一直是中大功率领域研究的热点。模型预测控制算法是应用于多电平变流器的一种控制算法,具有运算简单、速度快和适用性广等优点,在变流器控制领域有广阔的应用前景。目前,能馈变流器的拓扑主要为二电平和三电平,对四电平拓扑的应用关注较少。有源钳位四电平拓扑采用有源器件的T型连接代替钳位二极管,减少了元件数量,降低了系统损耗。在四电平能馈变流器的控制算法方面,载波调制算法仍被广泛使用,模型预测控制算法未能得到应用。在此背景下,提出一种适用于有源钳位四电平拓扑的预测电流控制算法,建立四电平拓扑的数学模型,分析开关状态对直流母线电容电压的影响,建立电流和电容电压的预测模型。通过模型预测控制算法中的代价函数,实现输出电流和电容电压的多目标控制。利用并网仿真模型对所提算法进行验证,在预测控制作用下可以顺利并网,并输出高质量的电流。进行阻感负载实验,能有效跟踪给定电流,维持电容电压稳定,对于负载突变也有较强的鲁棒性。仿真和实验均证明了拓扑模型和控制算法的有效性,展现了其在地铁...     

模块化多电平换流器电容电压的一种平衡控制方法

介绍了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的运行原理以及模块电容电压的平衡控制。考虑传统的单相桥臂平均电压控制可能会在外部干扰的情况下输出电压不平衡而导致波形畸变,结合载波移相调制方法提出了三相桥臂平均电压控制的方法,并对子模块电容电压采取比例积分调节,使得模块电容电压平衡在稳定的范围内。仿真验证了电容电压平衡控制的可行性。     

模块化多电平变换器的同相层叠PWM策略

针对模块化多电平变换器（MMC）的底层控制策略,提出了同相层叠正弦脉宽调制算法（PD—SPWM）首先,建立了MMC的控制模型,介绍了其运行特征;其次,从理论上分析了PD—SPWM算法的实现过程,并在此基础上,进一步提出了桥臂子模块电容电压平衡控制算法;最后,在1．5MW的五电平MMC柔性直流输电（MMC—HVDC）样机上进行了相应的实验。试验结果表明所提出的调制算法有效,且是综合性能最优的MMC调制算法。     

三电平IGCT变流器换流研究

介绍了IGCT的工作特性和工作原理,对三电平IGCT变流器的换流状态进行了分析,提出了一种三电平IGCT相模块换流试验方法,并对相模块半导体器件的各种换流过程进行了试验研究,结果证明了试验装置和试验方法的合理性和可行性。     

三电平地铁再生制动能量储能变流器研究

地铁站间距小,车辆启停频繁,制动时车辆进行再生制动将机械能转化为电能反送至接触网,这部分能量若不能及时被邻近车辆吸收,将会抬升接触网电压,影响车辆正常运行,传统的办法是将这些能量消耗在电阻上,从而造成大量的电能浪费.本文提出一种以三电平双向DC/DC变流子系统和超级电容储能子系统为核心的再生制动能量存储方案及三闭环控制策略,阐述了均压电容型三电平拓扑结构和控制模型,并进行了仿真验证.结果表明,相比于传统两电平双向DC/DC变流器,三电平双向DC/DC变流子系统降低了开关器件的电压应力,提高了输出端等效开关频率,减小了输出滤波电感,降低了噪声,所采用的接触网电压、超级电容电压外环和电感电流内环的三闭环控制策略能够及时响应接触网电压变化,有效控制超级电容的充放电过程,具有良好的动态和稳态性能.整套装置的投入使用可以减少电能浪费,降低牵引变电所的峰值容量预算,减小建设和运营成本,同时在紧急情况下可以作为备用电源供车辆牵引使用,有效提高了供电网的效率和可靠性.     

三电平逆变器中点电位控制算法研究

介绍了中点箝位型三电平逆变器的工作原理,根据其特有的拓扑结构分析了PWM调制方法,针对直流侧电容中点电位漂移的问题,提出了每相调制波叠加零序电压分量的控制策略。最后对该控制策略进行Matlab仿真,仿真结果验证了控制策略的正确性和可行性。     

模块化多电平AC/AC变流器的分层控制策略研究

基于对变流系统单相模块化多电平AC/AC变流器(AC/AC-MMC)工作原理的分析,提出了一种上层基于D-Q解耦的电压、电流双闭环控制,底层基于谐波注入的输出端控制以及基于排序法的电容电压平衡控制的分层控制策略,结合载波移相PWM调制技术组成了针对AC/AC-MMC的分层控制系统,并基于CRH5型动车额定参数,于Matlab/Simulink平台下搭建了仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性以及所设计的分层控制系统的有效性。     

级联H桥多电平变流器调制策略及其实验验证

载波相移正弦脉宽调制技术(Carrier Phase Shifted Sinuous Pulse Width Modulation,CPS-SPWM)可以在较低的开关频率下有效地抑制和消除低次谐波,并具有相当大的传输带宽,是一种适于大功率电力电子装置的较佳的开关调制策略.级联型多电平变流器在各种多电平变流器中具有所需元器件最少、易实现直流侧均压、有利于模块化设计等优点.基于CPS-SPWM技术的级联型多电平变流器结合了二者的优势,在大功率电力电子装置中有良好的应用前景.通过具体实验,验证了级联H桥单相三电平、五电平、七电平、九电平变流器的CPS应用方法及其良好特性.     

CRH380A动车组自主牵引变流器三电平功率模块研制

为满足CRH380A动车组牵引变流器三电平功率模块自主设计需求,结合三电平功率模块主电路结构特点,完成了三电平功率模块关键技术(IGBT驱动设计、低感复合母排设计和散热设计)的攻关,研制了满足CRH380A使用的自主三电平功率模块。试验和运行结果表明,该三电平IGBT模块性能良好,满足CRH380A高速动车组使用。     

现代多电平逆变器的控制策略

今天多电平逆变器已引起人们极大的兴趣,但是随着电平数的增加,控制的复杂性也随之增加,并且带来了电压不平衡等问题.文章对当今水平的多电平逆变器的调制技术和控制策略,如:多电平正弦脉冲宽度调制、空间矢量调制、多电平选择性谐波消除、空间矢量控制以及电容器平衡技术等,进行了系统的分析.     

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。     

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。     

三电平网侧变流器预测电流控制及其与两电平变流器比较

将预测电流控制方法从两电平推广至三电平,对三电平系统中需要注意的脉宽调制方法、中点电位平衡等进行研究,提出适合三电平的预测电流控制策略。通过计算机仿真,对两电平和三电平系统采用同样的控制方法进行模拟,仿真结果说明预测电流控制同样可以应用于三电平网侧变流器,且能够保证中点电位的平衡。在相同条件下与两电平系统相比,三电平系统要求的器件耐压和网侧谐波含量更小,适合用于高压大容量的电力牵引传动系统。     

三电平SVPWM的等效简化控制算法

传统的空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）应用于三电平逆变器时,在判断合成参考电压矢量所在扇区和开关矢量的作用时间的过程中,存在复杂的坐标旋转和三角函数运算,计算量大,精度低,对高精度实时控制产生了不可忽略的影响。本文根据空间电压矢量调制的规律,提出一种新型三电平SVPWM等效控制算法。该算法无需坐标变换、三角函数计算和无理数计算,使得计算过程非常简单,节约了计算的时间,使得结果更为精确。     

三电平逆变器SVPWM直接转矩控制方法

二极管中点箝位型三电平逆变器广泛用于中高压大容量交流调速系统,具有对器件耐压要求低、输出谐波含量低和控制性能好等优点。直接转矩控制方法拥有快速的转矩响应、对电机参数变化的鲁棒性等优点。文章采用中长矢量合成的方法,提出了一种新的空间矢量调制方法,应用于二极管中点箝位型三电平逆变器的直接转矩控制。仿真结果表明,该方法有效地控制了逆变器的中点电压,抑制了电压跳变。     

三电平逆变器空间电压矢量调制算法的研究与实现

在分析空间电压矢量调制原理的基础上,进一步给出了三电平逆变器空间电压矢量调制算法中扇区划分,矢量合成原则和矢量作用时间的相应计算方法.并通过Matlab/simulink软件和采用DSP芯片TMS320LF2812 作为主控制器的硬件实验平台分别进行了仿真和实验验证.仿真和实验结果验证了该算法的有效性.     

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。     

单相三电平整流器控制方法及中点平衡的研究

介绍了单相电压型三电平整流器的工作原理,对双闭环控制、固定开关频率的电流控制、预测电流控制和改进的瞬态电流控制等常用控制策略进行了分析,指出了它们的优缺点;针对单相三电平整流器的中点平衡问题,探讨了一种电压前馈的中点电位控制方法.Matlab环境下的仿真结果表明,改进的瞬态电流控制法的动、静态性能良好,电压前馈的中点电位控制方法能简单有效地平衡直流侧电容电压.     

基于SVPWM的单相三电平NPC整流器研究

介绍了单相三电平中点箝位(Neutral Point Clamped,NPC)整流器的工作原理,推导了空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)与正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)之间的关系,并在此基础上把基于SPWM的中点电压平衡算法推广至SVPWM.计算机仿真和试验结果表明,在支撑电容参数不相等的恶劣情况下,基于SVPWM的中点电压平衡方法仍能有效地抑制单相三电平中点箝位整流器的中点电压不平衡问题.