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一种新型三电平变换器中点电压平衡调制策略

机车电传动 2024年第2期 43-50页

作者：张虎柴英浩张贵苑国锋变频技术北京市工程研究中心(北方工业大学) 北京100144

在大功率轨道交通装备领域中,三电平变换器因具有众多优点,在实际中得到广泛应用,但是也存在中点电压不平衡这一固有问题。为解决三电平中点箝位(NPC)型变换器存在的中点电压不平衡问题,减少输出相电流畸变情况,提高系统运行稳定性,文... 详细信息

在大功率轨道交通装备领域中,三电平变换器因具有众多优点,在实际中得到广泛应用,但是也存在中点电压不平衡这一固有问题。为解决三电平中点箝位(NPC)型变换器存在的中点电压不平衡问题,减少输出相电流畸变情况,提高系统运行稳定性,文章提出了一种基于分析中点电荷量的双自由度新型中点电压平衡调制策略。该调制策略首先从数学分析的角度介绍了三电平变换器直流侧中点电压不平衡问题的原因;之后分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术中,电压矢量输出序列对中点电压的影响;最后基于上述分析结果,改进传统的电压矢量输出序列,并基于改进序列的特点提出了一种新的双自由度中点电压平衡调制策略,通过双自由度的平衡因子调节作用时间。理论上,所提出的新型调制策略具有更多可控电荷量,相较于传统方法具有更良好的控制效果;仿真和试验结果验证了所提的新型调制策略对中点电压的控制效果具有更好的快速性和稳定性。综上所述,文章所提的新型双自由度调制策略可更有效解决三电平变换器存在的中点电压不平衡问题。

关键词：三电平 NPC变换器空间矢量脉宽调制中点电压平衡平衡因子

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一种新型三电平变换器中点电压平衡控制方法

机车电传动 2024年

作者：张虎柴英浩张贵苑国锋变频技术北京市工程研究中心(北方工业大学)

针对三电平中点钳位（NPC）型变换器固有的中点电压不平衡问题，提出了一种基于分析中点电荷量的新型中点电压平衡控制方法。首先介绍了三电平变换器直流侧中点电压不平衡问题的原因；之后分析了在空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术中，输... 详细信息

针对三电平中点钳位（NPC）型变换器固有的中点电压不平衡问题，提出了一种基于分析中点电荷量的新型中点电压平衡控制方法。首先介绍了三电平变换器直流侧中点电压不平衡问题的原因；之后分析了在空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术中，输出脉冲序列对中点电压的影响；基于分析结果提出了一种新的中点电压平衡控制方法，该方法通过双平衡因子调节作用时间，相较于传统方法具有更良好的控制效果。最后通过仿真和实验验证了所提的新型控制方法可更有效解决中点电压的不平衡问题。

关键词：三电平 NPC变换器空间矢量脉宽调制中点电压平衡平衡因子

六相NPC-H逆变器共模电压消除与中点电压平衡

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电力电子技术 2024年第3期58卷 10-14页

作者：李慧萍任志玲王奎郑泽东辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

多相逆变器具有容错性好、控制自由度高、低压大功率等优势,在船舶推进、多电飞机等领域得到广泛应用。为了实现更高电压的输出,通常采用多电平拓扑。在多电平拓扑中,保持中点电压平衡是维持系统稳定运行的关键。研究的H桥逆变器共模电... 详细信息

多相逆变器具有容错性好、控制自由度高、低压大功率等优势,在船舶推进、多电飞机等领域得到广泛应用。为了实现更高电压的输出,通常采用多电平拓扑。在多电平拓扑中,保持中点电压平衡是维持系统稳定运行的关键。研究的H桥逆变器共模电压是产生开绕组永磁同步电机零序环流的主要因素之一。因此,有必要抑制逆变器输出的共模电压。针对六相NPC-H桥逆变器,提出共模电压消除和中点电压平衡的调制方法,在该调制方法的基础上通过注入零序电压的方式使中点电压保持平衡,并且充分利用了多相的优势,使响应速度更快、平衡效果较好。最后,通过仿真和实验验证了该调制策略的有效性。

关键词：逆变器共模电压中点电压平衡

五电平有源中点钳位型逆变器母线中点电压平衡问题

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中国电机工程学报 2012年第3期32卷 30-35,19页

作者：王奎郑泽东李永东电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市海淀区100084

五电平有源中点钳位型拓扑是一种能够克服传统的二极管钳位型和电容钳位型拓扑缺点的多电平变换器。针对五电平有源中点钳位型逆变器的母线中点电压平衡问题展开研究,建立母线中点电压的波动模型,通过计算母线中点电流在一个基波周期内... 详细信息

五电平有源中点钳位型拓扑是一种能够克服传统的二极管钳位型和电容钳位型拓扑缺点的多电平变换器。针对五电平有源中点钳位型逆变器的母线中点电压平衡问题展开研究,建立母线中点电压的波动模型,通过计算母线中点电流在一个基波周期内的平均值,证明了母线中点电压在理想和稳态下可自平衡。提出一种基于零序电压注入的中点电压平衡控制方法,通过计算所有关键零序电压对应的中点电流,并从中选择最优的关键零序电压来产生所需的目标中点电流,从而使母线中点电压波动最小。实验结果证明了该控制方法的有效性。

关键词：有源中点钳位多电平变换器平均中点电流零序电压中点电压平衡

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基于载波的三电平中点电压平衡控制策略

电工技术学报 2013年第6期28卷 172-177页

作者：龚博程善美秦忆华中科技大学控制科学与工程系武汉430074

中点电压平衡问题是二极管钳位式三电平逆变器的固有问题,本文对此进行了深入探讨,分析了中点电压失衡的原因,从载波的角度研究了载波幅值变化对中点电压的影响,推导出中点电压波动和调制比、调节量、功率因数之间的关系,讨论了调节量... 详细信息

中点电压平衡问题是二极管钳位式三电平逆变器的固有问题,本文对此进行了深入探讨,分析了中点电压失衡的原因,从载波的角度研究了载波幅值变化对中点电压的影响,推导出中点电压波动和调制比、调节量、功率因数之间的关系,讨论了调节量、功率因数对中点电压波动的影响,提出了一种基于载波变幅的SPWM调制策略,通过保持调制波不变,改变载波的幅值来实现中点电压平衡控制。最后在基于DSP的二极管钳位型三电平逆变器试验平台上验证了上述调制方案的有效性。

关键词：三电平逆变器中点电压平衡载波变幅 SPWM

三电平ANPC逆变器中点电压平衡和开关损耗减小的SVM控制策略

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中国电机工程学报 2016年第13期36卷 3598-3608,3379页

作者：胡存刚芮涛马大俊王群京罗方林安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601 安徽省工业节电与电能质量控制协同创新中心安徽省合肥市230601 南洋理工大学电气电子工程学院新加坡639798

有源中点钳位型拓扑通过选择冗余开关状态和不同的电流通路能够有效控制器件的损耗平衡。论文对三电平有源中点钳位型逆变器中点电压平衡和开关损耗减少的控制策略进行研究,提出一种中点电压平衡和减小损耗的三电平空间矢量调制方法。... 详细信息

有源中点钳位型拓扑通过选择冗余开关状态和不同的电流通路能够有效控制器件的损耗平衡。论文对三电平有源中点钳位型逆变器中点电压平衡和开关损耗减少的控制策略进行研究,提出一种中点电压平衡和减小损耗的三电平空间矢量调制方法。将虚拟中矢量重新定义,新的虚拟中矢量由原中矢量和邻近的两对小矢量合成,因此参考矢量在空间矢量图的任何区域都有两个成对的正负小矢量参与合成,其中一个优先用于控制中点电压的平衡,另外一个可以用于其他控制目标。在每个开关周期内根据中点电压波动和开关序列选择合适的小矢量,在控制中点电压平衡的基础上有效地减小了器件的开关损耗。最后搭建三电平ANPC逆变器仿真和实验平台对提出的控制策略进行验证,实验结果表明了控制策略的有效性。

关键词：三电平逆变器有源中点钳位虚拟空间矢量中点电压平衡开关损耗减小

三电平PWM整流器双环控制技术及中点电压平衡控制技术的研究

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中国电机工程学报 2006年第20期26卷 64-68页

作者：金红元邹云屏林磊陈伟邹旭东钟和清张柯华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074

该文在建立了三电平PWM整流器系统数学模型的基础上,比较了三电平PWM整流器模型与直流电机模型的相似性,基于对控制对象的状态反馈解耦,提出把直流电机的双闭环控制应用于三电平PWM整流器中,使三电平PWM整流器具有良好的动态性能和稳态... 详细信息

该文在建立了三电平PWM整流器系统数学模型的基础上,比较了三电平PWM整流器模型与直流电机模型的相似性,基于对控制对象的状态反馈解耦,提出把直流电机的双闭环控制应用于三电平PWM整流器中,使三电平PWM整流器具有良好的动态性能和稳态性能,并且保证输入电流波形正弦性好,实现了单位功率因数。同时,针对三电平PWM整流器所固有的直流侧电容中点电压平衡问题,提出根据每相输入电流方向和中点电压波动方向来优化选取冗余的正小矢量和负小矢量,实现中点电压平衡控制的方法。最后通过实验验证了双环控制器和控制中点电压方法的可行性和有效性。

关键词：三电平 PWM整流器双环控制单位功率因数中点电压平衡

基于空间电压矢量的有源中点箝位型五电平逆变器母线中点电压平衡问题的研究

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中国电机工程学报 2015年第24期35卷 6499-6507页

作者：刘战谭国俊李浩叶宗彬中国矿业大学信息与电气工程学院江苏省徐州市221116

有源中点箝位型五电平(active neutral-point-clamped five-level,ANPC-5L)变换器与三电平相比,具有输出电压等级较高、输出功率更大、电流谐波含量较低等特点,在高压大功率领域具有较高的研究价值。以ANPC-5L变换器作为研究对象,采用... 详细信息

有源中点箝位型五电平(active neutral-point-clamped five-level,ANPC-5L)变换器与三电平相比,具有输出电压等级较高、输出功率更大、电流谐波含量较低等特点,在高压大功率领域具有较高的研究价值。以ANPC-5L变换器作为研究对象,采用空间电压矢量脉宽调制控制算法,通过分析ANPC-5L变换器的单相拓扑结构及其工作原理,针对不同开关状态下的ANPC-5L变换器的母线中点电压的波动模型进行研究分析,得出了平衡母线中点电压偏差的公式及ANPC-5L变换器中点电位的平衡域曲线。以此为基础,提出一种有效平衡中点电压的控制方法,通过选择参考电压矢量所在三角形的开关序列及同时控制复用矢量的作用时间之比,实现了悬浮电容电压与中点电压的解耦和平衡控制,最后通过实验进一步验证了控制算法的正确性和有效性。

关键词：有源中点箝位型五电平变换器空间电压矢量脉宽调制中点电压平衡平衡域

基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法

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电工技术学报 2009年第5期24卷 100-107页

作者：胡存刚王群京李国丽冯纪归姜卫东合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 安徽大学电子科学与技术学院合肥230039 浙江工业大学信息工程学院杭州310014

针对三电平中点钳位逆变器在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域,利用基于虚拟空间矢量的调制方法,当输出三相电流之和为零时,能实现对中点电压的完全控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出... 详细信息

针对三电平中点钳位逆变器在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域,利用基于虚拟空间矢量的调制方法,当输出三相电流之和为零时,能实现对中点电压的完全控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发正小矢量或负小矢量的方法。构建了三电平中点钳位型逆变器实验平台,对基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性进行了验证。

关键词：中点钳位型逆变器空间矢量调制中点电压平衡虚拟空间矢量