三电平NPC逆变器共模电压的抑制

文章以三电平中点箝位型(NPC)逆变器为研究对象,分析了传统三电平的SVPWM算法、降低共模电压的SVPWM算法、消除共模电压的SVPWM算法共3种不同控制策略对共模电压的抑制作用,最后给出了Matlab/Simulink仿真分析的结果。     

基于数字信号处理器实现特定消谐脉宽调制控制技术的研究

在大功率交流传动控制中,传统的PWM(脉宽调制)方法输出由于存在低次谐波,会使电流和转矩产生脉动,影响控制精度。以三相电压型逆变器为分析对象,提出了一种基于数字信号处理器(DSP)来实现特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制技术。该技术是首先根据SHEPWM控制技术的基本原理建立其特定谐波消除中开关角与调制度之间的数学模型;然后通过Matlab软件对该非线性数学模型方程组进行求解,得到对应的PWM单相电压脉冲的输出波形;同时利用dsPACE半实物仿真平台对SHEPWM控制技术进行数字化实现及验证;最后通过试验平台分析验证其输出电压、电流在不同载波比下的谐波消除情况。结果表明:基于DSP实现的SHEPWM控制技术,在实际应用中能够消除低次谐波、减小电流和转矩脉动,并能提高电能控制质量。     

高压四象限变频器功率单元母线电压波动的分析

基于能量守恒定律,建立了变频器中器件功率的微分方程,揭示了母线电压波动与电容器容量、母线给定电压、输出功率及频率等因素之间的关系;提出了一种不增加高压四象限变频器成本但能有效抑制母线电压波动的方法,其采用马鞍波脉宽调制(SAPWM调制方式),在逆变器相电压调制波中加入3次谐波。样机实验及Matlab仿真结果验证了该方法的正确性。     

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.     

大型双馈风力发电机轴电压抑制

分析了双馈电机轴电压的产生机理和危害性。由于轴电压本质上是共模电压的一部分,通过探讨共模电压的特点及传输路径,提出了一种变流器LCL滤波新方法用于抑制共模电压。实验结果验证了该方法的有效性。     

用8098单片机实现电压空间矢量脉宽调制

电压空间矢量脉宽调制是一种先进的调制方法。本文介绍了其基本原理和输出电压，建立了开关模型和最佳开关顺序。分析了滞后开通时死区时间对输出电压的影响，提出了补偿方法，用８０９８单片机系统来实现电压空间矢量脉宽调制，具有简单，可靠的优点，试验结果证明，变频器运行稳定，输出波形正统性较好。     

CRH2型动车组网侧变流器谐波研究及电感设计

CRH2型动车组网侧变流器采用单相三电平拓扑结构.以单相二电平网侧变流器输入电压的谐波计算为基础,进而分析单相三电平网侧变流器输入电压和输入电流的谐波特性,最后研究了影响其输入电流谐波畸变率的因素,并详细介绍了电感设计原理.MATLAB仿真和试验结果与理论分析一致.     

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。     

功率变流器拓扑结构共模电压的比较和降低

所有由接地的电网系统供电并向可变输出系统供电的开关变流器拓扑结构,都会在负载装置上产生共模电压.系统地分析了用在交流传动装置上的各种变流器拓扑结构的共模电压,包括两点式电压源逆变器(VSI)、电流源逆变器(CSI)以及多点式逆变器.还分析了每种拓扑结构中使用的有源前端整流器.分析了共模电压的来源,并比较了由不同变流器拓扑结构产生的共模电压幅值.讨论了共模电压和降低共模电压技术的实际意义,并提供仿真和试验结果加以证明.     

高压IGBT和无变压器牵引应用中多电平变流器的功率损耗评估

轨道车辆目前所使用的低频线路变压器受低效和超重问题所困.未来的牵引传动系统可能直接与电网相连,无需该类变压器.典型的无变压器传动系统通常由多个使用HV-IGBT(高压绝缘栅双极型晶体管)的中等电压规格变流器串联而成.设计之初先对6.5 kVIGBT和目前已商业应用于牵引领域的3.3 kV、4.5 kV IGBT的开关特性和损耗进行比较,基于所考虑的HV-IGBT,对多电平变流器的特点及其在无变压器系统的应用进行了评估.本文侧重于变流器的损耗分析,同时简要地探讨了可靠性和谐波频谱问题.综合考虑上述各方面因素,三电平中点箝位变流器是一种较理想的方案,适用于无变压器牵引系统,可作为网侧变流器和电机侧变流器使用.     

准比例谐振控制算法在三相逆变电源中的应用研究

非线性负载会在三相车载逆变电源系统中引入谐波,损伤用电设备。为了降低逆变电源输出电压谐波含量,文章研究了基于准比例谐振控制算法的谐波抑制方法 ,主要抑制电源输出的5次和7次谐波。通过仿真模型和实物试验,测试了传统瞬时控制方法和准比例谐振控制方法的差别。结果表明,准比例谐振控制方法既能消除输出电压中的特定次谐波,又可满足系统动态响应性能和稳态精度要求,具有良好的谐波抑制效果。     

大功率变流技术与应用（四）——升-降压逆变器

采用一级电路结构的阻抗源逆变器（Z-源逆变器），可以克服电机调速系统或分布式发电联网接口中的许多实际问题。阻抗源逆变器除了实现一级变换外，还能够做到：（1）不管输入电压多高，都能产生任一所希望的、甚至比网压高的输出交流电压，从而减少电机的额定电流；（2）在网压下陷期间无需任何附加电路，就能提供“安度难关”的能力；（3）改善功率因数，减少电流谐波和共模电压。阻抗源变流器将为太阳能发电和燃料电池提供简单、便宜、可靠的单级变换装置，也就是为传动系统提供了另一种选择。     

异步电机用随机定位空间矢量PWM降低开关噪声

任意脉宽调制(RPWM)是用来将电压、电流谐波扩展到宽频率范围的开关技术.通过任意改变逆变器开关频率,可以将电磁声频噪声的功率频谱扩展到宽带区.与窄带噪声相比,宽带噪声给人们带来的不适和干扰较小.因而,在逆变驱动系统中,RPWM作为一种能降低声频噪声的极好途径,正在引起研究人员的注意.文章提出并实现了一种新型的任意定位空间矢量PWM(RPPWM)技术.在每一个开关周期内,三相脉冲均可以任意定位.采用一个C167微控制器就能够实现PWM脉冲的任意定位和空间矢量调制.仿真和试验结果表明,通过应用一种新的RPPWM技术,可以将电压、电流谐波扩展到宽带区,从而降低开关声频噪声.     

高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。     

串联H桥形式的直接耦合SVG装置的仿真研究

为减少功率器件的数目，提出性能，提出一种新的采用直流环节电压不等的Ｈ桥串联形式的高压逆变电路，并针对其用作直接耦合ＳＶＧ装置时的控制策略问题进行了仿真研究。     

基于坐标变换锁相环的动车组辅助逆变电源并网控制

针对辅助逆变电源在并网过程中输出电压相位的控制,提出基于坐标变换锁相环的相位检测方法,对辅助逆变电源和供电网络的电压频率及相位进行检测;根据检测得到的二者电压相位差对辅助逆变电源输出电压的相位进行调节,以保证辅助逆变电源输出电压的相位与供电网络的相位相同.通过仿真验证提出的相位检测方法和相位控制方法.结果表明:提出的相...     

电气化铁路混合宽频滤波器研究

为解决电气化铁路中交-直型和交-直-交型电力机车混跑产生的3~100次宽频谐波问题,提出采用由无源部分和有源部分构成的混合宽频滤波器(Hybrid Wideband-harmonics Filter,HWF)。通过对HWF拓扑结构、滤波原理及滤波特性、有源部分承受电压情况、谐波补偿系数对HWF补偿特性的影响和稳定性进行分析,研究HWF控制策略,并进行仿真和试验验证。结果表明:HWF对宽频谐波具有良好的滤波效果,能够很好地抑制无源部分阻抗与电网阻抗之间的谐振;基波谐振电路能减小有源部分的基波电压,使其适用于中高压电力系统;谐波补偿系数取值越大,HWF对谐波的抑制能力越强。仿真和试验结果验证了HWF的有效性。     

新型注入式混合有源滤波器的开关谐波抑制技术研究

有源滤波器能否按工作原理实现预期的谐波抑制效果,很大程度上取决于对其开关谐波的有效抑制程度.本文以一种新型注入式混合有源滤波器为研究对象,通过采用三重开关谐波抑制技术:采取复合型电流跟踪控制算法、选用基于随机脉冲位置的SVPWM调制策略、安装优化设计得到的输出滤波器,实现了工程应用项目所提出的开关谐波抑制目标.其分析方法及结论可为其他类型混合有源滤波器的开关谐波抑制研究提供借鉴.     

Mal-operation Reason Analysis and Solution for Differential Voltage Protection of Shunt CapacitorsEI北大核心

Research purposes: Shunt capacitors are the important device of power system in electrified railway. The relay for shunt capacitors is equipped with over-current, harmonic over-current, difference current, differential voltage protections, etc. When HXD locomotive went through some power supply arms on Long-Hai line, mal-operation of differential voltage protection for shunt capacitors occurred frequently. According to load characteristic of AC-DC-AC locomotive and actual situation on site, the fault wave of differential voltage protection in a traction substation is analyzed, the reason of mal-operation is found, and the corresponding solution is got. Research conclusions:(1) The mal-operation reason of differential voltage protection is caused by Fourier transform which is influenced by frequency aliasing. The influence of frequency aliasing results in the amplification of differential voltage value and mal-operation of differential voltage protection. (2) By altering the sampling frequency from 20 points per period to 100 points per period, the influence of frequency aliasing on Fourier transform is eliminated. (3) There have been no longer mal-operations of differential voltage protection, ever since the revised program of protection came into use. (4) In the area of power supply system of electrified railway, this analytical method and solution have important reference value in analysis and application of electrical quantities with higher harmonics. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.