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多电平逆变电源拓扑和控制技术研究

多电平逆变电源拓扑和控制技术研究

作者：聂恩旺华北电力大学（河北）

学位级别：硕士

本文重点研究多电平逆变电源拓扑结构和控制技术。首先在现有二极管箝位型五电平逆变电路的拓扑结构基础上,选择了一种二极管箝位型三电平基本单元和均流电抗器并联的五电平拓扑,分析了该拓扑的工作原理,并给出了仿真模型。其次分析了... 详细信息

本文重点研究多电平逆变电源拓扑结构和控制技术。首先在现有二极管箝位型五电平逆变电路的拓扑结构基础上,选择了一种二极管箝位型三电平基本单元和均流电抗器并联的五电平拓扑,分析了该拓扑的工作原理,并给出了仿真模型。其次分析了几种常用载波PWM控制方法的基本原理以及各自的特点,重点对层叠载波PWM和载波移相控制相结合的混合调制方法和三角载波移相控制两种控制方法进行仿真分析。然后对二极管箝位型五电平逆变电路进行了仿真研究,仿真分析了输出电压谐波与调制方法、不同调制比、不同载波比、所接负载之间的关系。最后研究控制电路的FPGA实现,用VHDL语言编写控制部分各个模块,并在MAX+plus环境中仿真验证。

关键词：多电平逆变 PWM 拓扑 MATLAB仿真 VHDL FPGA

基于PCA-SVM模型的多电平逆变系统故障诊断

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电力系统保护与控制 2013年第3期41卷 66-72页

作者：刘远王天真汤天浩李继方陈嘉琦上海海事大学电气自动化系上海200135 法国海军学院研究所SIG课题组布雷斯特29240 开封大学机电工程学院河南开封475000

多电平逆变系统由许多开关器件组成,具有非线性因素,很难建立数学模型来识别故障。针对多电平逆变系统故障的特点,为了实现级联H-桥多电平逆变系统的故障诊断,提高诊断的精确度和运算速度,提出了一种基于PCA-SVM模型的故障诊断策略。分... 详细信息

多电平逆变系统由许多开关器件组成,具有非线性因素,很难建立数学模型来识别故障。针对多电平逆变系统故障的特点,为了实现级联H-桥多电平逆变系统的故障诊断,提高诊断的精确度和运算速度,提出了一种基于PCA-SVM模型的故障诊断策略。分析了故障信号,采用快速傅里叶变换(FFT)实现对故障信号的预处理,主元分析(PCA)提取起主要作用的特征向量,降低噪声,减少训练和测试时间,通过SVM进行训练和测试。实验结果表明,该方法具有很好的故障诊断能力、整体的诊断精度高达98%、计算效率高,满足了级联H-桥多电平系统诊断故障要求。

关键词：级联H-桥多电平逆变主元分析支持矢量机故障诊断

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级联式多电平逆变器输出稳定性的研究

煤炭技术 2010年第12期29卷 40-42页

作者：刘守邦周孟然安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

以2H桥级联电路为例,通过对其主电路的分析,控制策略的选择,以及运用MATLAB对电路的输出波形进行仿真比较,来验证级联式多电平逆变器随着功率单元的增加,输出的波形的谐波含量越少,输出更加稳定。

关键词：多电平逆变 2H桥级联 MATLAB仿真

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级联式多电平逆变器控制技术研究

级联式多电平逆变器控制技术研究

作者：全晓明中南大学

学位级别：硕士

本文首先介绍了多电平逆变器的现状和发展情况,再详细研究了三种不同拓扑结构的多电平逆变器。其中级联式多电平逆变器因其直流侧采用相互分离的直流电源,不存在电压均衡问题,而且其H桥单元结构的模块化设计更适合于7电平以上的多电平... 详细信息

本文首先介绍了多电平逆变器的现状和发展情况,再详细研究了三种不同拓扑结构的多电平逆变器。其中级联式多电平逆变器因其直流侧采用相互分离的直流电源,不存在电压均衡问题,而且其H桥单元结构的模块化设计更适合于7电平以上的多电平逆变场合。因此,本文重点研究了级联式多电平逆变器的PWM调制技术,在对比研究几种常用PWM调制技术之后,提出两种PWM调制技术的开关频率优化改进方法,并设计出各种调制技术的PWM波生成电路。针对非线性元件产生高次谐波的影响,通过仿真研究,比较了不同电平数、不同载波频率、不同调制比以及不同的PWM调制方法下的逆变器输出的谐波分布情况。在总结逆变器输出波形谐波分布规律的基础上,提出一种实用的低通滤波器的设计方法,并通过仿真实验表明该滤波器具有简单经济和实用的特点。级联式多电平逆变器的输出波形控制策略采用一种基于数字PID控制和重复控制技术相结合的控制方法。该控制方法具有数字PID控制策略响应速度快和重复控制静态特性好的优点。通过对该控制器的系统性能分析和输出波形的仿真研究,结果表明,在瞬态情况下,数字PID中的比例环节起作用,保证系统的快速响应;在稳态情况下,重复控制器实现无静差,保证系统的稳态指标。

关键词：多电平逆变串联H桥 PWM调制谐波分析重复控制

基于多电平逆变的电性源发射系统关键技术研究

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基于多电平逆变的电性源发射系统关键技术研究

作者：贾少华吉林大学

学位级别：硕士

瞬变电磁法是一种重要的地球物理探测方法，其仪器装备的研究与开发具有重要意义。本文主要研究瞬变电磁探测仪器的发射系统，结合当前电力电子领域的研究热点——多电平逆变，通过基于二极管钳位的多电平逆变技术代替常规H桥逆变构成... 详细信息

瞬变电磁法是一种重要的地球物理探测方法，其仪器装备的研究与开发具有重要意义。本文主要研究瞬变电磁探测仪器的发射系统，结合当前电力电子领域的研究热点——多电平逆变，通过基于二极管钳位的多电平逆变技术代替常规H桥逆变构成的系统，探索一种新型提高瞬变电磁发射系统电压等级并且降低发射系统的功率损耗的方法。本文以基于多电平逆变器的新型瞬变电磁发射系统的关键技术为研究对象，研究发射系统控制策略及输出电流控制技术，解决瞬变电磁发射电流波形各阶段之间的平滑过渡控制。针对探测仪器的野外作业，系统环节少，复杂程度降低，能够提高发射系统可靠性，实现一种高效可靠且结构紧凑的新型瞬变电磁发射系统。研究基于二极管逆变的多电平电性源电磁法发射系统关键技术，是为仪器科学与电气科学的有机结合探索一条新颖的技术途径，研制一套结构紧凑、高效、高可靠性的新颖瞬变电磁探测发射系统，促进国产电磁法仪器的应用推广。

关键词：瞬变电磁电性源二极管钳位多电平逆变发射系统

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一种多电平逆变的实现方法

湖南工业大学学报 2014年第4期28卷 35-40页

作者：黄林森龙永红周亚星杨亮湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412007

针对传统多电平逆变电路结构和控制原理复杂,实现成本高,且不适应于中小功率逆变场合运用的缺点,设计了一种适用于中小功率场合的多电平逆变。通过组合变流技术合理地控制PWM,获得多电平逆变所需的电压波形。介绍了该多电平逆变的原理... 详细信息

针对传统多电平逆变电路结构和控制原理复杂,实现成本高,且不适应于中小功率逆变场合运用的缺点,设计了一种适用于中小功率场合的多电平逆变。通过组合变流技术合理地控制PWM,获得多电平逆变所需的电压波形。介绍了该多电平逆变的原理和设计方法,给出了系统的电路结构,并通过Multisim11.0对设计进行了仿真。仿真结果表明,能通过控制给定电压的方法实现多电平逆变,输出电压波形能较好地跟随给定,控制方法简单。

关键词：变流技术多电平逆变 Multisim 11.0

基于DDS的阶梯波合成FPGA控制多电平逆变的设计实现

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通信电源技术 2006年第3期23卷 5-7页

作者：诸江北京航空航天大学软件学院北京100083

阐述通过直接数字频率合成技术(DDS)用FPGA设计阶梯波合成的多电平逆变控制的原理和要点,使多电平逆变器控制电路实现数字化控制。研究表明该方案结构合理,具有高频率分辨率,可以实现快速频率切换,适用于不同频率的电力逆变系统,和大规... 详细信息

阐述通过直接数字频率合成技术(DDS)用FPGA设计阶梯波合成的多电平逆变控制的原理和要点,使多电平逆变器控制电路实现数字化控制。研究表明该方案结构合理,具有高频率分辨率,可以实现快速频率切换,适用于不同频率的电力逆变系统,和大规模多电平级联电路的控制设计。

关键词： DDS 阶梯波合成多电平逆变 FPGA

改进CPS-PWM调制法三相五电平逆变器的实现

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煤矿机电 2014年第6期35卷 77-80页

作者：张忠高小朋汪玉凤吉林省珲春矿业集团供电分公司吉林珲春133300 辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105

为克服基于载波的多电平逆变调制法需要载波数量多、PWM输出端口多的问题,在对基于载波的多电平调制法研究的基础上,对载波移相调制法进行了改进。即对改进的调制法在相同载波周期内,采用不同形状的载波与同一调制波比较,得到不同级H桥... 详细信息

为克服基于载波的多电平逆变调制法需要载波数量多、PWM输出端口多的问题,在对基于载波的多电平调制法研究的基础上,对载波移相调制法进行了改进。即对改进的调制法在相同载波周期内,采用不同形状的载波与同一调制波比较,得到不同级H桥的驱动信号,从而控制不同H桥的电压输出,最终得到五电平的电压输出波形。新的调制法能利用单片DSPTMS320F2812芯片,而不需借助现场可编程逻辑门阵列等器件就能实现对三相五电平的控制。仿真和实验证明,改进的调制法能有效实现三相五电平逆变。

关键词：多电平逆变调制法载波采样

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级联型多电平电性源电磁发射系统的研制

级联型多电平电性源电磁发射系统的研制

作者：王鲲鹏吉林大学

学位级别：硕士

目前,在电性源电磁勘探领域,一般采用通过接地电阻向大地输入大电流来激励电磁场的变化。由于不同地形接地电阻不尽相同,所以在同等电压下其产生的电流大小也有差异。为了保证在不同地质结构下都能有符合探测要求的电流输出,需要尽可能... 详细信息

目前,在电性源电磁勘探领域,一般采用通过接地电阻向大地输入大电流来激励电磁场的变化。由于不同地形接地电阻不尽相同,所以在同等电压下其产生的电流大小也有差异。为了保证在不同地质结构下都能有符合探测要求的电流输出,需要尽可能提高发射系统的输出电压。由于器件耐压等级的限制,现有的H桥逆变方式很难实现高电压输出。本文针对这一问题,结合现代电力电子技术中的多电平逆变技术,研制了级联型五电平电性源发射系统,利用低电压等级的器件实现了高电压的输出。本文主要工作内容如下:1.为确定大功率发射系统的技术需求,本文在充分了解电磁勘探原理的基础上,对现中发射机采用的H桥逆变技术,IGBT级联技术,以及多电平逆变技术进行了充分地分析。并对现有的仪器设备进行了测试,明确了仪器现状与改进的方向。2.为满足电磁探测对大功率的需求,结合电力电子技术中多电平逆变控制策略简单,输出电压高的特点,初步提出了多电平逆变的方案。将多电平逆变与H桥逆变在发射电压,波形频谱,下降沿与关断时间等技术指标上进行了比较,在此基础上确定了级联型五电平发射的技术方案,并对该方案的各个工作过程进行了原理分析。同时对整个系统进行了系统仿真。3针对级联型五电平发射的技术方案,本文结合电磁探测的需求,提出了系统的技术指标。同时为该方案设计了与其驱动信号匹配的控制电路以及开关器件IGBT的驱动电路。对控制电路与驱动电路均进行了信号测试,对整个系统实现了有效的控制。4在实验室测试了五电平级联型发射系统的电压与电流输出波形,对系统输出电压、电流上升与下降均进行了观测与分析。在野外实验中,将五电平发射系统与采用H桥拓扑的JDD-100发射机进行了对比实验,验证了其可以提升系统输出电流的能力。同时,在五电平发射机独立工作时,对其电流正负向的一致性,电流连续输出的一致性等做了测试,验证了其工作的可靠性

关键词：多电平逆变五电平级联二极管钳位下降沿关断时间线性度