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新型L-BOOST DC-DC多电平拓扑研究

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中国电机工程学报 2011年第21期31卷 62-69页

作者：戴剑锋郑琼林贺明智林飞北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

提出一种新型的L-Boost多电平拓扑结构。与传统的拓扑电路相比,本拓扑的优势在于采用单电感输入结构构成多电平结构。基于输入并联输出串联(input parallel output series,IPOS)的结构,可以减小开关器件的电流应力和电压应力。该拓扑通... 详细信息

提出一种新型的L-Boost多电平拓扑结构。与传统的拓扑电路相比,本拓扑的优势在于采用单电感输入结构构成多电平结构。基于输入并联输出串联(input parallel output series,IPOS)的结构,可以减小开关器件的电流应力和电压应力。该拓扑通过增加功率单元的级数,可以很容易实现扩展。以四电平为例,详细介绍L-Boost拓扑电路的原理和工作过程,采用交错控制的均压控制策略,实现了输出端电容的均压问题。通过四电平试验样机的实验验证了该拓扑的正确性和优越性。

关键词：多电平 L-Boost拓扑交错控制均压

阶梯波合成Ⅱ型混合级联多电平逆变器的功率均衡策略

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电工技术学报 2009年第2期24卷 78-84页

作者：王学华阮新波王蓓蓓张欣南京航空航天大学航空电源重点实验室南京210016

揭示了混合级联多电平逆变器实现功率均衡所需满足的条件:各单元输入平均功率应与其对应输入电压成正比。提出了可以实现功率均衡的改进型阶梯波合成控制,并对所提均衡策略进行讨论,指出其突出优点是:无论级联单元个数多少,逆变器实现... 详细信息

揭示了混合级联多电平逆变器实现功率均衡所需满足的条件:各单元输入平均功率应与其对应输入电压成正比。提出了可以实现功率均衡的改进型阶梯波合成控制,并对所提均衡策略进行讨论,指出其突出优点是:无论级联单元个数多少,逆变器实现功率均衡所需的时间仅为一个输出周期,但逆变器输出电压波形质量会受到一定的影响。最后将该均衡策略推广至一般形式。实验结果验证了该均衡策略的可行性。

关键词：混合式级联型多电平阶梯波功率均衡

拉伸αβ坐标系下的多电平变流器零序电压优化控制算法

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高电压技术 2017年第1期43卷 23-29页

作者：唐雄民冯锵健王翠张淼陈思哲广东工业大学自动化学院广州510006

为降低机电类负载共模电压,对多电平变流器零序电压优化控制算法进行了研究。首先,采用了一种将经典αβ坐标系中的α和β坐标值分别拉伸为原值的3和3倍的新型mn坐标系,推导了多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)在这种新型坐标系中的实现方... 详细信息

为降低机电类负载共模电压,对多电平变流器零序电压优化控制算法进行了研究。首先,采用了一种将经典αβ坐标系中的α和β坐标值分别拉伸为原值的3和3倍的新型mn坐标系,推导了多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)在这种新型坐标系中的实现方法;其次,根据引入的零序电压约束条件,推导了多电平电路输出状态。实验结果表明,在mn坐标系中,所有基本矢量的坐标为整数,零序电压优化控制算法能确保零序电压的值在-E/3、0和E/3之间来回切换(E为单级电平),且该算法与多电平的电平数无关。

关键词：多电平变流器拉伸αβ坐标系空间矢量脉宽调制零序电压优化算法

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一种高效率多电平均压型DC-DC变换器

中国电机工程学报 2020年第11期40卷 3622-3632页

作者：王淼杨晓峰郑琼林倪梦涵周宇豪北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

传统多电平均压型DC-DC变换器(multilevel voltagebalancing DC-DC converter,MVBDC)由于能量逐级传递而使得效率普遍偏低,从而限制其在大功率直流变换场合的应用,为此提出一种高效率多电平均压型DC-DC变换器(highefficiency multilevel... 详细信息

传统多电平均压型DC-DC变换器(multilevel voltagebalancing DC-DC converter,MVBDC)由于能量逐级传递而使得效率普遍偏低,从而限制其在大功率直流变换场合的应用,为此提出一种高效率多电平均压型DC-DC变换器(highefficiency multilevel voltage-balancing DC-DC converter,H-MVBDC),即通过缩短能量传递路径来降低系统损耗。通过分析H-MVBDC拓扑结构和工作原理,研究其软开关特性,且对H-MVBDC和MVBDC在开关管电流电压、输出电压偏差和效率等方面进行对比,最后搭建仿真模型和实验平台对理论分析进行验证。仿真和实验结果表明,H-MVBDC在提高变换器效率的同时,亦能降低开关器件电流应力和输出电压偏差。

关键词：多电平均压型DC-DC变换器大功率高效率低电流应力

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阶梯充电自平衡开关电容多电平逆变器

电机与控制学报 2021年第2期25卷 90-101页

作者：王要强王昌龙王凯歌陈天锦郑州大学电气工程学院郑州450001 许继电源有限公司河南许昌461000

针对传统多电平逆变器功率器件多、结构复杂等缺点,将开关电容技术应用于多电平逆变器拓扑,提出一种可扩展的模块化多电平逆变器。所提逆变器通过开关电容模块中的双电容阶梯充电与串联叠加以及模块的串并联转换,能够以较少的器件输出... 详细信息

针对传统多电平逆变器功率器件多、结构复杂等缺点,将开关电容技术应用于多电平逆变器拓扑,提出一种可扩展的模块化多电平逆变器。所提逆变器通过开关电容模块中的双电容阶梯充电与串联叠加以及模块的串并联转换,能够以较少的器件输出更多的电平,可以降低逆变器输出电压的谐波畸变率。逆变器不需要额外的电压平衡控制或电压平衡回路即可实现电容电压的自平衡,简化了逆变器调制策略,并且单电源输入的特点拓宽了其适用范围。逆变器具有升压能力,进一步简化系统升压环节,降低系统复杂性以及制造成本。文中给出了所提逆变器的拓扑结构、工作原理和调制策略,分析了电容参数,并对提出的逆变器拓扑进行对比研究。最后,在19电平逆变器原型机上进行广泛实验验证,结果与理论分析一致,验证了逆变器的可行性与调制策略的正确性。

关键词：逆变器多电平开关电容阶梯充电自平衡升压

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一种开关电容和二极管钳位组合的多电平拓扑

中国电机工程学报 2010年第3期30卷 49-54页

作者：韩云龙赵菁程隽何湘宁浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点... 详细信息

传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点,不但具有平衡直流母线电容电压的功能,而且可以用多种升压方式实现升压输出,同时使用的元器件数量较少。最后通过一个五电平电路的仿真和实验验证了本拓扑的有效性。

关键词：多电平开关电容二极管钳位电压平衡升压

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非正交三维坐标系下多电平空间矢量调制策略

电工技术学报 2017年第24期32卷 160-173页

作者：张传金侯洁唐轶于波刘昊中国矿业大学电气与动力工程学院徐州221008

脉冲宽度调制是三相四线制多电平变流器控制的难点,脉冲宽度调制策略将直接影响零序分量输出控制的优劣,传统三维空间矢量调制策略在电压零序分量控制和算法复杂度两个方面很难取得良好的平衡。提出一种非正交三维坐标系下的空间矢量调... 详细信息

脉冲宽度调制是三相四线制多电平变流器控制的难点,脉冲宽度调制策略将直接影响零序分量输出控制的优劣,传统三维空间矢量调制策略在电压零序分量控制和算法复杂度两个方面很难取得良好的平衡。提出一种非正交三维坐标系下的空间矢量调制策略。该方法通过建立一种三维非正交坐标系,将传统正交三维空间坐标系下的三角函数运算简化为简单的代数运算,在降低三维空间矢量调制算法复杂性的同时保留对于零序分量的独立控制。另外,针对多电平变流器固有中点电位不平衡问题提出一种简单的控制策略。仿真分析和实验结果验证了所提出的非正交三维坐标系下的调制策略的正确性及有效性。

关键词：三相四线制非正交三维坐标系空间矢量调制多电平

适用于中压直流配网的多电平直流链固态变压器

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中国电机工程学报 2016年第14期36卷 3717-3726页

作者：李建国赵彪宋强黄永章孙谦浩王裕刘文华新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 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)

该文提出一种适用于中压直流配网的多电平直流链固态变压器方案,和传统直流变压器方案相比,所提方案可以始终保持双主动全桥高频链环节的电压匹配,从而改善电力电子器件的电流应力,提高系统的传输功率和效率;当发生子模块故障时,可以快... 详细信息

该文提出一种适用于中压直流配网的多电平直流链固态变压器方案,和传统直流变压器方案相比,所提方案可以始终保持双主动全桥高频链环节的电压匹配,从而改善电力电子器件的电流应力,提高系统的传输功率和效率;当发生子模块故障时,可以快速旁路故障的子模块,从而提高系统的可靠性;当发生外部故障时,可以工作在直流断路器模式,快速切除与中压直流配网的连接,且不需要增加额外的直流断路器。文章详细分析所提方案的拓扑结构、电压电流和功率特性、运行控制策略以及故障处理策略,在此基础上搭建物理样机,验证了所提方案的正确性和有效性。

关键词：直流配电直流输电多电平直流变压器固态变压器双主动全桥

一种新型超导储能多模块并联的电流型多电平变流器

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中国电机工程学报 2008年第9期28卷 17-22页

作者：白志红张仲超浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

提出一种新型的超导储能多模块并联的电流型多电平变流器结构,该类拓扑结构是由多个三相六开关变流器模块和若干个分流电感组成,通过分流电感将直流侧总电流分成若干个电流等级来获得多电平的输出电流。为说明新拓扑的工作原理和结构性... 详细信息

提出一种新型的超导储能多模块并联的电流型多电平变流器结构,该类拓扑结构是由多个三相六开关变流器模块和若干个分流电感组成,通过分流电感将直流侧总电流分成若干个电流等级来获得多电平的输出电流。为说明新拓扑的工作原理和结构性能,文中针对该类5电平变流器电路的开关状态、均流方法以及SPWM调制策略均进行了详细的分析。结果表明,该类拓扑具有冗余开关组合,并且变流器直流侧分流电感电流的均衡问题可以通过检测电感电流大小以及交流侧线电压极性来选择合适的冗余开关组合得以解决。文中采用载波相移SPWM技术对新拓扑进行调制,使得该类变流器在较低的开关频率下获得输出等效高频载波的效果,最后给出了该类5电平变流器的实验结果。

关键词：多电平变流器电流型逆变器拓扑均流