三电平逆变器

摘要： 以三电平T型逆变器为研究对象,研究了并网逆变器系统早期故障下的退化参数辨识方法.首先,基于键合图理论(bond graph,BG)结合逆变器系统早期故障下的参数退化特征建立了系统的混合键合图模型(hybrid bond graph,HBG);然后采用遍历路径法推导出了符合能量守恒的全局解析冗余关系式(global analytical redundancy relationships,GARRs),由此建立起系统的数学模型,并基于该系统行为约束方程将故障参数的辨识问题转化为对目标函数的优化问题;最后,通过麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)对所构造出的函数进行参数寻优,并在20-sim和Matlab的联合仿真下,实现了对已发生参数退化情况下的逆变器系统的故障参数辨识.通过对辨识结果的分析,验证了基于GARRs和SSA的方法在并网逆变器早期故障参数辨识方面的有效性和可行性.

摘要： 功率模块器件作为高速动车组电力牵引传动系统的核心组成部分,大多应用于多场域耦合且承受主要的电热应力,故障率较高。通过提取其故障特征并准确定位故障点,实时在线诊断故障对于牵引传动系统的安全可靠运行具有重要意义。以CRH2型动车组牵引传动系统为例,三电平牵引逆变器存在12个功率管,故障发生频繁且种类繁多,故对于三电平牵引逆变器功率管的单管以及多管故障诊断不可忽视。以提升三电平牵引逆变器功率模块器件故障准确定位为目的,研究单个功率器件和多个功率器件开路故障诊断。通过分析该三电平牵引逆变器正常工作模式和多种功率管开路故障情况对比,将三电平牵引逆变器三相桥臂输出侧电流作为诊断电气量,对故障进行分类,提取每类故障特征电气量经小波包分解后各节点的熵值作为故障特征信息。以提取的小波包熵值作为故障特征向量建立BP神经网络,采用粒子群算法结合遗传算法对神经网络权值和阈值结构同时优化,2种算法优劣互补,实现不同故障分类的诊断,准确定位故障点。仿真结果表明,该方法能实现牵引逆变器单管以及多管故障类型的诊断和对不同故障点的准确定位,且诊断结果精度高,抗噪性能优异,实时性强。

摘要： 在采油过程中,潜油泵需要拖拽长功率电缆工作在500~2000 m的井下,由于电机的阻抗与动力电缆阻抗匹配问题会在电机端产生高于直流母线电压两倍的过压,而且井下工作环境复杂,电磁干扰严重,不适合安装位置传感器等精密器件。为了解决这些问题,并满足低速大扭矩工况的要求,提出了一种用于潜油泵的永磁同步电动机无传感器控制方法。设计了基于高频旋转电压注入的凸极永磁同步电机无传感器控制方法,并提出了一种基于长电缆模型的电机端子电压/电流观测器,通过采集逆变器端的电压、电流来估计电机端电压、电流的实际值。采用三电平逆变器通过长动力电缆为永磁同步电机潜水泵提供能量,相比于两电平逆变器,可以有效抑制电机端子过电压,能够有效降低电机产生的热量,减少采油时的能源消耗。通过对整个系统建模,利用仿真软件对控制算法进行了验证。

摘要： 为了提高三电平逆变器复杂开路故障诊断的准确率,文中提出一种基于互补集总经验模态分解(CEEMD)样本熵(SE)与粒子群优化(PSO)支持向量机(SVM)结合的故障诊断方法。选取负载电压作为故障信号,对其进行互补集总经验模式分解,得到一系列模态分量(IMFs);计算各分量的样本熵值作为故障特征,引入电压正半周比例系数作为辅助特征;将归一化的样本熵值和正半周比例系数作为特征向量输入到支持向量机中进行分类,利用粒子群算法对支持向量机的参数进行优化以达到最好的分类效果。仿真实验结果表明,文中方法可以有效地识别三电平逆变器复杂开路故障,相比于传统故障诊断方法,诊断准确率有大幅提升,并在不同工况和噪声干扰下具有更高的识别准确率。

摘要： 本文以三电平特定谐波消去技术为研究对象,深入研究波形合成原理、初值获取方法、开关角轨迹迭代求解策略等关键技术。进而提出一种SHEPWM优化方案及其算法实现,用于改善逆变器输出电压的总谐波畸变情况。最后,本文通过MATLAB数值仿真验证了所提优化方案的有效性和实用性。

摘要： 中点电位平衡控制问题是三电平中点箝位(NPC)逆变器实际应用中的一个关键问题,而基于载波脉宽调制(CBPWM)的零序电压注入法是解决该问题的有效控制策略。基于此,文中提出一种基于CBPWM的零序电压注入法的改进控制策略。该方法只需要三相参考电压和直流侧电容的电压就可得出所需的零序电压注入信号,不需要三相输出电流,可简化计算过程。通过在Simulink中搭建仿真模型,对所提出的控制策略进行验证。结果表明,文中的控制策略能够有效地平衡直流侧电容的电压,相比其他零序电压注入控制方法,具有计算量小、不需要三相电流、实现简单的优点,且能够保持较低的三相输出电流THD。仿真结果与理论分析结果基本一致,说明所提出的改进控制策略是有效的。

摘要： 为提高三电平逆变器开关控制精度,采用复杂多列神经网络控制模式构建三电平逆变器经典模型,设计经典三电平逆变器的开关阵列人工智能控制算法。通过对比分析该算法与传统模糊控制矩阵算法的数据仿真差异后发现,电压互感器的录波图频率控制在200 Hz时的工程学经济性较强,多列神经网络法和传统的模糊矩阵法相比,电压峰值控制精度、波形频率控制精度明显偏高。即多列神经网络可以有效控制三电平逆变器的输出波形、减少谐波量、提升输出电能质量。

摘要： 针对三电平逆变器驱动的永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)价值函数中存在的权重系数整定困难问题,本文提出一种基于精细矢量分区的预测磁链控制(MPFC)方法。首先利用PMSM的数学方程建立电机转矩与定子磁链之间的数学模型,将MPTC中对电机转矩以及定子磁链的控制转换成单一的定子磁链矢量控制,省去了传统MPTC中繁琐的权数调定过程。并提出了中点电位控制策略,利用冗余小矢量的特性对中点电位进行平衡。然后,提出了一种精细矢量分区策略,有效减少备选矢量的数量,减少系统的计算负担。最后通过仿真将MPFC与传统MPTC进行对比,结果表明提出的精细矢量分区MPFC有效降低了系统计算量,并具有原理简单动稳态控制性能更好的优点,验证了该控制策略的可行性。

摘要： 为计算NPC三电平逆变器IGBT模块损耗,提出了一种精确计算方法。首先,结合NPC三电平工作时序,对NPC三电平电路在一个输出周期内进行详细分析,得到正负半周内IGBT模块的工作状态与电流流通路径,给出损耗发生的具体对象与类型,并建立IGBT工作电流函数;其次,基于对IGBT模块损耗相关耦合参数的分析,建立损耗与各个参数的函数关系;最后,结合IGBT模块的热力学模型,通过样机实测温度,得出最终结果。结果表明,所建立的IGBT模块损耗强相关参数函数准确;NPC三电平逆变电路工作时序与IGBT模块损耗分析合理,由此计算的结果可精确反应IGBT实际损耗。

摘要： 在永磁同步电动机数学模型和三电平空间矢量调制法的基础上,提出一种基于三电平逆变器拓扑结构的永磁同步电机直接转矩控制新方法.该方法采用bang-bang控制器对电机进行控制,通过新型合成矢量开关表对固定合成矢量的选取,有效地抑制了三电平逆变器直流侧支撑电容中点电位波动、限制了输出电压变化率dv/dt并降低了开关损耗,同时系统还具有良好的稳态响应特性及动态响应特性.通过理论分析与仿真结果证明了该控制方法的可行性.

摘要： 针对PI控制器在调速范围很宽的情况下难以满足高性能电气传动系统要求的问题,设计自抗扰控制(ADRC)与三电平逆变器供电相结合的永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统,分别在系统的速度环、电流环设计自抗扰控制器替代PI控制器.考虑到控制器需要调整的参数较多,对典型的自抗扰控制器进行改进,简化模型结构并减少待整定参数.在供电方式上采用三电平逆变器替代两电平逆变器对电机进行供电.仿真和实验结果表明:与PI控制器相比,采用自抗扰控制策略,系统具有超调量小、响应速度快、抗干扰能力强等优点;三电平逆变器输出电压具有更好的频谱特性,适用于高压大功率场合,因此更能满足PMSM系统的高性能控制要求.

摘要： 针对直接转矩控制系统稳态转矩波动较大的问题,提出一种采用新型评价表的三电平逆变器占空比调制算法.首先,为减小占空比调节过程对电机参数的依赖性,对三电平逆变器大、中和小矢量建立了转矩和磁链的矢量评价表,并针对反电动势建立了补偿评价表.其次,根据电机运行转速和矢量的转矩控制效果,分别给出低速和高速两种控制方案,在低速方案中采用小矢量和零矢量,在高速方案中采用大(中)矢量和小矢量来控制转矩,可更加合理地利用小矢量来保证输出转矩的平稳性.最后,在以上两种控制方案和评价表的基础上,利用预定价值函数可快速确定输出矢量及其占空比.在一台6kW永磁同步电机样机上对本文所提出算法进行了实验验证,实验结果表明所提算法可有效改善电机稳态转矩波动.

摘要： 本文研究中点箝位型逆变器的改进拓T型三电平逆变器拓扑.其优势在于电流通路中的开关器件数量少,传导损耗低,无需箝位二极管或电容.本文详细的阐述了中点电压不平衡问题本质,通过改变SVPWM调制中正负小矢量实现中点电压的平衡的三种方法:交替互补正负小矢量;依据中点电流重新安排正负小矢量;依据直流侧电压和交流输出电流重新分配正负小矢量.仿真分析了中点电位控制可行性.采用交替互补正负小矢量的方法简单，但效果不佳适合小功率的场合。而依据中点电流情况重新分配正负小矢量的方法，可以在一定程度改善中点电压不平衡状况，但在大功率效果不明显。依据直流侧电压与输出电流重新分配正负小矢量的方法，对中点电压平衡有良好的控制作用。

摘要： 通过对二极管箝位型三电平逆变器中点电位不平衡引起的直流侧电容电压振荡、功率器件电压应力增加及输出电压谐波等问题的分析,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域,在基于虚拟空间矢量的调制方法上,提出变虚拟空间矢量调制方法.该方法采用调节虚拟空间矢量中点电流和分配正、负小矢量作用时间的中点电压平衡控制方法.当输出三相电流之和为零时,能实现对中点电压的平衡控制.仿真结果表明本方案可以有效降低直流侧电容电压波动.

摘要： 本文首先介绍了三电平NPC逆变器的载波脉宽调制CBPWM、空间矢量SVPWM、SLPWM三种典型的调制策略.当中点电位偏移时,提出了一种ASPDPWM策略,可以在中点电位偏移时输出正确的PWM序列,有效的抑制逆变器输出的低频谐波含量.分析了基于载波移位PWM(PDPWM)策略的中点电位平衡方法.提出了一种SLMPWM和带中点电位平衡的CBPWM的混合调制策略,实现既能减小开关损耗,又能平衡中点电位.在实验室搭建了NPC三电平逆变器实验平台,验证了混合调制策略的有效性.

摘要： 本文提出一种三电平逆变器正负母线电压独立控制的方法,将三电平电路应用于两路独立输入的场合.首先建立三电平逆变器的模型,从功率角度分析了正负母线的输出功率与占空比的关系,通过控制正负母线的输出功率来控制母线电压,建立控制关系.在数学模型的基础上,设计了控制环路,保证三电平电压的独立的控制,最后,在125kW T型三电平逆变器上验证了该方法的有效性.

摘要： 非隔离型三相三电平光伏逆变器存在共模电压问题,目前已有大量文献对共模电压抑制算法展开讨论,但很少有低共模电压的中点平衡算法提出.本文提出一种具有中点平衡控制能力的三电平逆变器低共模电压调制策略,即在十三矢量调制策略基础上选用共模电压小的小矢量对中点电位进行控制;根据此思想,本文进一步提出一种基于零序电压注入的载波实现方法,该方法算法简单,易于工程实现.实验结果证明本调制策略在降低共模电压的同时实现了中点平衡控制.

摘要： 针对传统粒子群优化(PSO)算法在求解三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术的非线性超越方程组时存在局部收敛、收敛速度慢且计算精度不高的问题,提出了一种基于细菌觅食优化算法和粒子群优化算法结合的混合算法(BFO-PSO),该混合算法结合BFO算法的局部搜索能力强的优点和PSO算法的全局搜索能力强的优点,通过合理选择算法参数,有效地解决了计算结果局部收敛和收敛速度慢的问题,并应用到中点箝位型三电平逆变器控制中,利用Matlab/Simulink进行仿真实验.结果表明,BFO-PSO算法的可行性和有效性,实现三电平NPC逆变器的SHEPWM控制.

摘要： 本文在深入研究双模式过调制策略原理的基础上,提出一种在线性调制区、过调制一区和二区均为适用的通用载波实现方法,定量分析其与矢量思想的统一性,并在具体程序执行时间及实现方式等方面将其与两种典型的过调制策略进行对比分析.与现有的矢量实现过调制策略相比,本文所提的载波实现方式仅需若干逻辑判断和简单数学运算即可实现从线性调制到方波调制整个过调制区间内的平滑过渡,具有运算量少、总谐波畸变小和便于工程应用的优点.最后,通过一台10kW三电平逆变器样机对所提过调制策略的载波实现方式进行验证,以证明其有效性和工程可行性.

摘要： 本文提出了一种基于模型预测控制算法实现三电平有源中点钳位变换器控制的控制策略,改策略通过在线滚动计算电压矢量选择最优值,通过对电压矢量与开关状态的对应关系从而对变换器三相进行控制.模型预测控制算法与传统的空间电压矢量控制策略相比更加灵活,可以通过对控制目标的建模进行多目标控制.最后搭建了三电平有源中点箝位型逆变器的仿真模型和实验平台,对提出的控制策略进行了验证,仿真和实验结果证实了本论文所提出的控制策略的有效性与可行性.

摘要： 一种五电平逆变器拓扑电路及三相五电平逆变器拓扑电路，适于和两个串联连接的直流电源(C

摘要： 一种单相四电平逆变器拓扑电路(M)及三相四电平逆变器拓扑电路，该单相四电平逆变器拓扑电路(M)适于和两个串联连接的直流电源一起使用，使得第一电流电源(C

摘要： 一种单相四电平逆变器拓扑电路(M)及三相四电平逆变器拓扑电路，该单相四电平逆变器拓扑电路(M)适于和两个串联连接的直流电源一起使用，使得第一电流电源(C

摘要： 一种五电平逆变器拓扑电路及三相五电平逆变器拓扑电路，适于和两个串联连接的直流电源(C

摘要： 本实用新型属于电器设备技术领域，尤其涉及三电平拓扑模块、三电平拓扑模组、逆变器以及电器设备，三电平拓扑模块包括：垂直放置的第一功率模块；垂直放置的第二功率模块，与第一功率模块对应设置，第二功率模块的发射极设有呈折弯设置的延伸铜排；水平放置的第三功率模块，邻近设置于第一功率模块和第二功率模块；产品体积小，且只需较少的铜排，即能够实现相互之间的连接，再与外部设备连接以实现功能。

摘要： 本发明公开了一种单相全桥三电平逆变器及一种三相三电平逆变器，该三相三电平逆变器包括：三相拓扑单元，其中的每一相拓扑单元为以下任意一个拓扑单元：第一拓扑单元，包括：四个开关器件，其中的第一开关器件、第二开关器件和第四开关器件串联连接在直流电源之间，第三开关器件的第二端连接所述直流电源的分压中点，第一端连接第一开关器件的第二端和第二开关器件的第一端；第二拓扑单元，包括：四个开关器件，其中的第一开关器件、第三开关器件和第四开关器件串联连接在直流电源之间，第二开关器件的第一端连接所述直流电源的分压中点，第二端连接第三开关器件的第二端和第四开关器件的第一端。利用本发明，可以减小损耗，提高转换效率。

摘要： 本发明公开了一种三电平逆变器的保护装置及三电平逆变器，装置包括互锁单元、保护复位单元、正缓冲单元。互锁单元的开关互锁模块接收PWM驱动信号从而输出互锁驱动信号。互补逻辑模块对PWM驱动信号进行正误逻辑计算从而产生PWM互补状态信号。保护复位单元的报错信号模块接收PWM互补状态信号和采样触发信号，在二者其中之一出现报错状态时，报错信号模块输出的判定信号为报错状态，则报错处理模块封锁正缓冲单元。在针对I型与T型三电平光伏逆变器驱动互锁的设计中，本发明的装置及逆变器在PWM互补状态信号或采样触发信号出现报错状态时，能够避免功率器件因驱动信号的误发或者保护电路不及时进行保护而导致功率器件被损坏的事故。

摘要： 一种能够抑制电压尖峰的单相三电平逆变器及三相三电平逆变器，该单相三电平逆变器包括单相三电平逆变电路、第一电阻单元、第二电阻单元、第一电容单元、第二电容单元、第一开关管单元和第二开关管单元，第一电阻单元的一端连接至逆变电路的正直流母线，另一端和第一电容单元的一端、第一开关管单元的第一端相连；第一电容单元的另一端连接至两个直流母线电容间的连接点；第一开关管单元的第二端连接至逆变电路的桥臂中点；第二电阻单元的一端连接至逆变电路的负直流母线，另一端和第二电容单元的一端、第二开关管单元的第二端相连；第二电容单元的另一端连接至两个直流母线电容间的连接点；第二开关管单元的第一端连接至逆变电路的桥臂中点。

摘要： 本发明公开了一种单相全桥三电平逆变器及一种三相三电平逆变器，该三相三电平逆变器包括：三相拓扑单元，其中的每一相拓扑单元为以下任意一个拓扑单元：第一拓扑单元，包括：四个开关器件，其中的第一开关器件、第二开关器件和第四开关器件串联连接在直流电源之间，第三开关器件的第二端连接所述直流电源的分压中点，第一端连接第一开关器件的第二端和第二开关器件的第一端；第二拓扑单元，包括：四个开关器件，其中的第一开关器件、第三开关器件和第四开关器件串联连接在直流电源之间，第二开关器件的第一端连接所述直流电源的分压中点，第二端连接第三开关器件的第二端和第四开关器件的第一端。利用本发明，可以减小损耗，提高转换效率。

摘要： 本发明公开了一种三电平逆变器的保护装置及三电平逆变器，装置包括互锁单元、保护复位单元、正缓冲单元。互锁单元的开关互锁模块接收PWM驱动信号从而输出互锁驱动信号。互补逻辑模块对PWM驱动信号进行正误逻辑计算从而产生PWM互补状态信号。保护复位单元的报错信号模块接收PWM互补状态信号和采样触发信号，在二者其中之一出现报错状态时，报错信号模块输出的判定信号为报错状态，则报错处理模块封锁正缓冲单元。在针对I型与T型三电平光伏逆变器驱动互锁的设计中，本发明的装置及逆变器在PWM互补状态信号或采样触发信号出现报错状态时，能够避免功率器件因驱动信号的误发或者保护电路不及时进行保护而导致功率器件被损坏的事故。