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基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平NPC整流器控制方法

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电工技术学报 2007年第1期22卷 108-113页

作者：孟永庆沈传文刘正季筱隆苏彦民西安交通大学电气工程学院西安710049

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。提出了一种基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点钳位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流... 详细信息

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。提出了一种基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点钳位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节的优点,并且通过设计中点电位控制器,能够有效抑制由外部扰动和调制方法造成的中点电位的直流和低频脉动。通过系统的仿真和实验,验证了该数学模型的正确性,以及该控制方法的优异性能。

关键词：三电平中点钳位整流器数学模型 d-q轴解耦中点电位控制

中点钳位式三电平D-STATCOM的鲁棒电流和中点电位控制策略研究

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中国电机工程学报 2016年第14期36卷 3868-3877页

作者：张茂松王群京李国丽王秀芹安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601 教育部电能质量工程研究中心(安徽大学) 安徽省合肥市230601 安徽大学工业节电与电能质量控制协同创新中心安徽省合肥市230601

中点电位的平衡控制是中点钳位式三电平拓扑安全可靠运行的关键,但现有文献均未能通过建立精确的数学模型对中点电位漂移的物理机理进行精确分析,控制参数整定困难。该文建立了考虑未知干扰和参数摄动影响的中点钳位式三电平D-STATCOM... 详细信息

中点电位的平衡控制是中点钳位式三电平拓扑安全可靠运行的关键,但现有文献均未能通过建立精确的数学模型对中点电位漂移的物理机理进行精确分析,控制参数整定困难。该文建立了考虑未知干扰和参数摄动影响的中点钳位式三电平D-STATCOM的精确数学模型,利用重复控制与无源性控制相结合的方法实现了基于鲁棒L_2性能准则的电流控制器设计,精确分析了参数摄动导致的有功能量分配不均是中点电位漂移的根本原因。通过零序分量注入,利用直流侧上下端电容器之间的有功能量交换实现了中点电位的平衡控制。通过仿真以及1.14 k V,±400 k Var煤矿供电系统的工程应用,验证了该文所建立模型的准确性以及所提控制算法的可行性和有效性。

关键词：鲁棒L2性能准则中点电位控制零序电压有功能量交换

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三电平逆变器并联系统的中点电位控制策略

电网技术 2015年第6期39卷 1650-1657页

作者：姚修远金新民李金科吴学智李会南国家能源主动配电网技术研发中心(北京交通大学) 北京市海淀区100044

为保证逆变器并联系统的正常运行,必须同时解决中点电位控制和零序环流抑制2个问题。分析了零序环流和中点电位波动的产生机理,从理论上推导得到两者的相互关系。基于调制波分解的载波调制原理,提出了一种并联系统的中点电位控制策略,... 详细信息

为保证逆变器并联系统的正常运行,必须同时解决中点电位控制和零序环流抑制2个问题。分析了零序环流和中点电位波动的产生机理,从理论上推导得到两者的相互关系。基于调制波分解的载波调制原理,提出了一种并联系统的中点电位控制策略,无需空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)复杂的扇区划分和占空比计算,实现简单,并且能够在不影响零序环流抑制的条件下实现逆变器并联系统的中点电位控制。进一步通过推导,分析了该方法对中点电位的控制能力。最后,搭建了一套80 k W的三相三电平逆变器并联系统,过仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

关键词：三电平逆变器并联系统零序环流中点电位控制

一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法

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电力自动化设备 2013年第10期33卷 79-85页

作者：王顺亮宋文胜冯晓云西南交通大学电气工程学院四川成都610031

首先分析了负载不平衡情况下单相电压型三电平脉冲整流器的工作原理,引出该电路直流侧中点电位偏移的特点。为了实现在负载不平衡的恶劣情况下直流侧中点电位平衡的控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制(CBPWM)方法为基础,提... 详细信息

首先分析了负载不平衡情况下单相电压型三电平脉冲整流器的工作原理,引出该电路直流侧中点电位偏移的特点。为了实现在负载不平衡的恶劣情况下直流侧中点电位平衡的控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制(CBPWM)方法为基础,提出了一种在负载不平衡情况下,基于电压补偿分量注入的载波脉宽调制(CBPWM-VOI)算法。理论分析表明:电压补偿分量的取值与负载有着密切关系,在一定的负载不平衡度范围内,该调制算法可以有效地控制直流侧中性点电位无偏移。计算机仿真和小功率样机实验都验证了该算法的有效性及理论计算的正确性。

关键词：整流器三电平负载不平衡中点电位控制电压补偿分量

一种具有中点电位控制的三电平SVPWM简化算法

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电力电子技术 2013年第2期47卷 86-88页

作者：陈永超张洪涛安阳师范学院河南安阳455000 安阳钢铁集团有限责任公司河南安阳455000

对三电平逆变器而言,控制策略复杂和直流侧两电容电压不平衡问题已成为限制其推广应用的瓶颈。为此,提出一种具有中点电位调节功能的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化算法。该算法直接基于三相参考电压来确定参考矢量所在区域,从保证... 详细信息

对三电平逆变器而言,控制策略复杂和直流侧两电容电压不平衡问题已成为限制其推广应用的瓶颈。为此,提出一种具有中点电位调节功能的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化算法。该算法直接基于三相参考电压来确定参考矢量所在区域,从保证输出线电压伏秒平衡角度出发,经过较简单计算,即可得到各个标准矢量的作用时间,且该算法在中点电位控制方面也具有方便、有效的特性。提出的算法与传统算法本质一样,控制效果相同,但避免了传统算法所需的大量三角函数运算,能使计算时间大幅减少,有利于缩短采样时间和提高逆变器性能。

关键词：逆变器中点电位控制三电平空间矢量脉宽调制

三相三线和四线NPC三电平变流器中点电位控制方法

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燕山大学学报 2016年第1期40卷 81-87页

作者：柴秀慧张纯江郭忠南贲冰燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

对于三相三线和三相四线的中点箝位型变换器,本文首先建立了统一且通用的中点电位波动数学模型,进而推导出对应的系统控制策略并建立了对应的中点电位控制模型。对于三相三线系统,其控制策略为将均压环输出零序电压叠加到三相调制电压... 详细信息

对于三相三线和三相四线的中点箝位型变换器,本文首先建立了统一且通用的中点电位波动数学模型,进而推导出对应的系统控制策略并建立了对应的中点电位控制模型。对于三相三线系统,其控制策略为将均压环输出零序电压叠加到三相调制电压上从而实现了对中点电位的控制,而中点电位给定误差的计算由系统工作模式决定。对于三相四线系统,采用均压外环和电流内环的双闭环控制,通过均压外环调节零序电流给定从而实现了中点电位平衡控制。其次,分析了两系统均压环开环剪切频率约束条件,得出在约束条件范围内实际系统需要的剪切频率值。最后,通过MATLAB仿真验证了理论分析的正确性。

关键词：中点电位控制三相三线三相四线均压环

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NPC三电平整流器中点电位控制方法的研究

电气传动 2012年第7期42卷 41-45页

作者：唐丽娜倪帅戴鹏徐立华中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221008

为了解决三电平整流器中点电位不平衡问题,以NPC型三电平整流器为例,在介绍NPC型三电平整流器的主电路结构基础上,分析了中点电位不平衡问题。详细介绍了基于SVPWM控制的中点电位控制策略,通过合理地选择正负短矢量来使中点电位趋于平... 详细信息

为了解决三电平整流器中点电位不平衡问题,以NPC型三电平整流器为例,在介绍NPC型三电平整流器的主电路结构基础上,分析了中点电位不平衡问题。详细介绍了基于SVPWM控制的中点电位控制策略,通过合理地选择正负短矢量来使中点电位趋于平衡。提出了一种改进方法即基于电荷守恒的控制策略,以保持一个采样周期内流入中点的电荷等于零为原则,通过控制正负短矢量的作用时间来控制中点电位。通过计算机仿真分析验证了中点电位控制方法的有效性。

关键词：二极管钳位型三电平整流器空间电压矢量脉宽调制中点电位控制电荷守恒

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一种简易的三电平APF中点电位控制方法

电力电子技术 2021年第6期55卷 122-124页

作者：张国胜胡海兵夏玉政雷少辉南京航空航天大学自动化学院江苏南京211100

中点箝位型(NPC)三电平有源电力滤波器(APF)存在直流侧中点电位不平衡的问题,常见的中点电位控制算法建模过程复杂。这里给出一种简易的控制方法,仅通过判断上、下电容电压差正负极性和中点电流方向,不仅可以实现中点平衡,还能减小开关... 详细信息

中点箝位型(NPC)三电平有源电力滤波器(APF)存在直流侧中点电位不平衡的问题,常见的中点电位控制算法建模过程复杂。这里给出一种简易的控制方法,仅通过判断上、下电容电压差正负极性和中点电流方向,不仅可以实现中点平衡,还能减小开关损耗。通过仿真验证了所提控制方法的准确性和可靠性,并搭建了一台样机进行实验,实验结果证明了所提控制方法具有良好的控制效果和实用性。

关键词：有源电力滤波器中点箝位型中点电位控制

Vienna整流器中点电位控制及自平衡拓扑研究

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Vienna整流器中点电位控制及自平衡拓扑研究

作者：王富艳北京交通大学

学位级别：硕士

Vienna整流器是一种高效率、高功率密度、高可靠性的整流拓扑,广泛应用于不需要功率双向流动的中高压大功率场合。由于其电流只能单向流动,Vienna整流器存在交流电流过零畸变问题。电网电压不平衡时会产生交流负序电流和直流电压二次波... 详细信息

Vienna整流器是一种高效率、高功率密度、高可靠性的整流拓扑,广泛应用于不需要功率双向流动的中高压大功率场合。由于其电流只能单向流动,Vienna整流器存在交流电流过零畸变问题。电网电压不平衡时会产生交流负序电流和直流电压二次波动。Vienna整流器作为三电平变换器,会产生中点电位直流偏移和交流波动,为了保证其正常运行,需要对中点电位进行控制。Vienna整流器设计也应该考虑其中点电位控制能力,而目前对于中点电位控制能力研究较少。研究表明三电平整流器中点电位具有一定的自平衡能力,而目前研究没有对Vienna整流器的自平衡能力进行深入分析。本文针对以上问题进行研究,具体研究内容如下:根据Vienna整流器的拓扑结构和工作原理分析了交流电流过零畸变的原因,分析了混合SVPWM调制策略,通过选择小矢量使过零相在过零区域钳位于直流侧电容中点,消除了小矢量错误作用造成的电流畸变,在保证单位功率因数运行下最大程度地抑制了电流过零畸变。为了解决电网电压不平衡时产生交流负序电流和直流电压二次波动的问题,分析了正负序分离控制。仿真和实验结果表明,混合SVPWM调制策略可以有效抑制交流电流过零畸变,电网不平衡下采用正负序分离控制可以实现两种控制目标。为了解决中点电位直流偏移和交流波动的问题,研究了调节冗余矢量作用时间的中点电位控制。仿真和实验结果表明,基于冗余矢量作用时间分配的控制可以有效控制中点电位。从SVPWM调制的角度对中点电位控制能力进行分析,以一个开关周期内注入直流侧电容中点的最大可控电荷量来衡量中点电位控制能力。分析了中点电位控制能力影响因素,主要包括调制度、功率因数角及电网不平衡状态,仿真和实验结果与理论分析一致。为了提高Vienna整流器的中点自平衡能力,本文提出了一种Vienna整流器中点自平衡拓扑。首先基于PD调制分析了桥臂电压谐波含量和传统T型Vienna整流器拓扑的中点自平衡机理,得出传统拓扑自平衡受限的主要因素为零序电流对中点自平衡不起作用,以及非零序分量对应阻抗模值过大而相角接近90°导致自平衡时间常数较大。为了增强Vienna整流器的中点自平衡能力,增加电容电流零序通路,利用含量较多的高次谐波进行中点自平衡,将该次谐波频率作为零序通路谐振频率,使自平衡时间常数减小,加快自平衡速度。仿真和实验结果表明,所提Vienna整流器中点自平衡拓扑可以有效地加快自平衡速度。

关键词： Vienna整流器中点电位控制中点自平衡中点电位控制能力