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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 被引量:19
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作者 刘战 谭国俊 +1 位作者 李浩 叶宗彬 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第24期6499-6507,共9页
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... 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。 展开更多
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
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基于改进虚拟空间矢量调制方法的中点箝位型三电平逆变器电容电压平衡问题 被引量:22
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作者 申张亮 郑建勇 梅军 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期79-84,共6页
针对二极管箝位三电平逆变器在不同负载及调制比的条件下,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域,而利用虚拟空间矢量的调制方法,在输出三相电流之和为零时,即能实现对中点电压的完全控制,但需要进行大量的三角函数运算及... 针对二极管箝位三电平逆变器在不同负载及调制比的条件下,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域,而利用虚拟空间矢量的调制方法,在输出三相电流之和为零时,即能实现对中点电压的完全控制,但需要进行大量的三角函数运算及扇区判断,增大了控制器的计算工作量和实现难度。提出一种改进的虚拟空间矢量调制方法。通过虚拟矢量空间尺度的放大,进一步减少小扇区的划分,简化计算。通过将虚拟空间矢量分解到60°坐标系,无需进行扇区判断以及大量三角函数的计算即可得到各桥臂开关管在每个开关周期内的开通时间,可在调制比≤2/3范围内实现中点电压平衡完全控制,同时在矢量选取和作用时间计算方面进行了简化。最后构建了二极管箝位三电平逆变器模型,对该方法在中点电压平衡控制上的有效性进行了验证。 展开更多
关键词 三电平逆变器 虚拟空间矢量调制 60°坐标系 中点箝位型
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三电平中点箝位型逆变器中点电压平衡和控制方法研究 被引量:11
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作者 胡存刚 王群京 +1 位作者 严辉 杨益 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2009年第6期74-81,共8页
建立了三电平中点箝位型逆变器中点电压的数学模型;分析了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;利用合成空间矢量的调制方法,实现了对中点电压的有效控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出... 建立了三电平中点箝位型逆变器中点电压的数学模型;分析了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;利用合成空间矢量的调制方法,实现了对中点电压的有效控制。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小矢量的方法。用MATLAB/Simulink仿真研究了中点电压平衡控制的效果,并用MOSFET搭建了三电平逆变器实验电路模型,对中点电压平衡控制效果进行了验证。实验结果证明了基于合成空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性。 展开更多
关键词 中点箝位型逆变器 空间矢量调制 中点电压平衡 合成空间矢量
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中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法研究 被引量:1
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作者 桂红云 姚文熙 吕征宇 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2006年第3期24-27,33,共5页
简单介绍了中点箝位型三电平变换器SHEPWM的原理,基于M ATLAB的FSOLVE函数解SHEPWM超越方程的方法,绘出了当超越方程个数N=11时的解轨迹曲线,从曲线上分析SHEPWM方法最大调制比可以达到1.15。为了验证上述解轨迹曲线的正确性和研究中点... 简单介绍了中点箝位型三电平变换器SHEPWM的原理,基于M ATLAB的FSOLVE函数解SHEPWM超越方程的方法,绘出了当超越方程个数N=11时的解轨迹曲线,从曲线上分析SHEPWM方法最大调制比可以达到1.15。为了验证上述解轨迹曲线的正确性和研究中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法在不同调制比下的实际消谐波效果和相线电压谐波畸变,用M ATLAB的S IMUL INK图形化工具GU I仿真了各调制比下N=11时候相线电压的谐波畸变,并绘出了相线电压的消谐波效果和输出的相线电压和调制比关系曲线,得知随着调制比增大,实际的消谐波效果越来越好、输出相线电压的谐波畸变率THD也呈快速下降趋势。最后建立了三电平变换器的实验模型,用实验室开发的电力电子数控开发平台控制异步电动机的变频调速。实验结果与仿真结果一致,证实了FSOLVE函数求解的正确性和DSP数控系统控制电机调速的方便性。 展开更多
关键词 选择性消谐波脉宽调制 中点箝位型三电平变换器 数字信号处理器
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中点箝位型三电平变换器系统安全工作区的刻画及应用 被引量:2
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作者 涂春鸣 龙柳 +2 位作者 肖标 余雪萍 柴鸣 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期1-6,48,共7页
为了提高中点箝位型三电平变换器的可靠性,基于器件的安全工作区,综合考虑了变换器的拓扑结构、直流母线杂散参数、控制系统的延迟以及温度等因素,推导出了变换器系统安全工作区(SSOA)的数学模型。定量分析了结温和风速对SSOA边界的影响... 为了提高中点箝位型三电平变换器的可靠性,基于器件的安全工作区,综合考虑了变换器的拓扑结构、直流母线杂散参数、控制系统的延迟以及温度等因素,推导出了变换器系统安全工作区(SSOA)的数学模型。定量分析了结温和风速对SSOA边界的影响,并分别刻画了结温和风速影响下SSOA的三维立体图形。应用该方法对55 kW/380 V的变换器样机进行保护设计,通过实验验证了基于SSOA所设定的保护边界的有效性,表明SSOA可以保障变换器的可靠稳定运行,提高变换器的可持续运行能力。 展开更多
关键词 中点箝位型三电平变换器 系统安全工作区 数学模 结温 风速 保护设计
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空间矢量脉宽调制方法在单相三电平中点箝位型整流器中的应用 被引量:5
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作者 段文岩 何英杰 +1 位作者 刘云峰 刘进军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期91-96,共6页
针对单相三电平中点箝位型(NPC)整流器中多个开关管同时导通或关断的问题,在分析电路拓扑和工作原理的基础上,提出了一种单相空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。这种SVPWM方法合理地设计各个扇区内部的调制序列,并且在扇区切换时加入过渡调... 针对单相三电平中点箝位型(NPC)整流器中多个开关管同时导通或关断的问题,在分析电路拓扑和工作原理的基础上,提出了一种单相空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。这种SVPWM方法合理地设计各个扇区内部的调制序列,并且在扇区切换时加入过渡调制序列,从而保证了开关状态的连续性。在分析各个开关状态对中点电压影响的基础上,该方法根据中点电压和网侧电流的情况来选择合适的冗余小矢量,从而实现直流侧中点电压控制。另外,通过使用冗余零矢量,该方法能够达到倍频的效果。针对这种SVPWM方法,搭建样机进行了实验研究,实验结果表明:SVPWM方法能够保证在同一时刻只有一个开关管导通或关断,而且输出电压的跳变量为直流侧电压的1/2;网侧电压与网侧电流保持了较好的同相位,且动态性能良好;该方法能够实现中点电压控制,并且具有较好的动态响应速度和稳态控制精度。 展开更多
关键词 单相三电平中点箝位型整流器 扇区过渡 中点电压控制
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面向输出电压波形质量及中点电位动态性能提升的三电平逆变器混合虚拟空间矢量调制策略
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作者 张鑫 刘增 +2 位作者 宋英 王绪杰 刘进军 《高电压技术》 北大核心 2025年第4期1877-1888,共12页
中点电位平衡是三电平逆变器稳定运行的前提,现有基于虚拟空间矢量调制的中点电位控制方法虽然能够改善中点电位动态性能,但在跨扇区选择开关矢量时,会导致输出交流电压波形质量下降。针对此问题,该文提出一种混合虚拟空间矢量调制策略... 中点电位平衡是三电平逆变器稳定运行的前提,现有基于虚拟空间矢量调制的中点电位控制方法虽然能够改善中点电位动态性能,但在跨扇区选择开关矢量时,会导致输出交流电压波形质量下降。针对此问题,该文提出一种混合虚拟空间矢量调制策略,根据中点电位偏移程度选用相应的中点电位控制模式。中点电位偏移较小时,在所有扇区内均依据“最近三矢量原则”选取开关矢量以提高输出交流电压波形质量,并通过中点电位闭环控制实现中点电位稳定;当中点电位偏移较大时,通过筛选序列中小矢量并增加小矢量作用时间,提升中点电位控制动态响应。实验结果验证了所提调制策略的有效性及优越性。 展开更多
关键词 T中点箝位三电平逆变器 中点电位平衡 虚拟空间矢量脉宽调制 波形质量优化 混合调制
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新型的无隔离变压器单相光伏并网逆变器 被引量:19
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作者 吴学智 尹靖元 +1 位作者 杨捷 童亦斌 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期2712-2718,共7页
提出了一种采用双级无隔离变压器的新型单相光伏并网逆变器拓扑,由于光伏池板与电网零线直接相连,可消除光伏池板对地的共模电压,解决了共模漏电流问题。所提拓扑采用了高频倍压的方式实现升压变换器与并网逆变器的连接,避免了三电平并... 提出了一种采用双级无隔离变压器的新型单相光伏并网逆变器拓扑,由于光伏池板与电网零线直接相连,可消除光伏池板对地的共模电压,解决了共模漏电流问题。所提拓扑采用了高频倍压的方式实现升压变换器与并网逆变器的连接,避免了三电平并网逆变器存在的中点电位二次脉动问题,降低了直流侧滤波电容的容量需求。为实现对单相并网电流的无误差控制,并网控制中采用比例谐振控制器,增加了系统的稳定性和提高了并网电流质量。仿真与实验结果均表明所提光伏并网逆变器拓扑的可行性。 展开更多
关键词 光伏并网逆变器 无隔离变压器 中点箝位型三电平 比例谐振控制
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基于特定单元开关管动作延迟的ANPC不期望电平消除方法
9
作者 杨若雨 王琛琛 +3 位作者 陆格野 刘明月 李赵烊 邵葳 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第4期158-170,共13页
有源中点箝位型(ANPC)变换器死区会带来不期望电平输出以及开关管过压问题,导致开关管寿命缩短,影响设备安全。针对死区时间内5L-ANPC、3L-ANPC变换器不期望电平问题,提出了一种基于特定单元开关管动作延迟的方法。根据电流极性以及参... 有源中点箝位型(ANPC)变换器死区会带来不期望电平输出以及开关管过压问题,导致开关管寿命缩短,影响设备安全。针对死区时间内5L-ANPC、3L-ANPC变换器不期望电平问题,提出了一种基于特定单元开关管动作延迟的方法。根据电流极性以及参与切换的状态延迟特定互补开关管动作,能完全消除所有死区带来的不期望电平。针对死区时间5L-ANPC、3L-ANPC变换器开关管过压问题,在考虑开关管结电容的基础上,计算死区时间内开关管承受电压,确定出现开关管过压的切换及过压量,采用并联吸收电容的方法抑制开关管过压问题。最后,在5L-ANPC、3L-ANPC实验平台上验证了方法的有效性。所提方法无需增加额外开关管,实现过程简单适用于解决其他拓扑的相似问题。 展开更多
关键词 三电平 五电平 有源中点箝位型变换器 死区不期望电平 死区开关管过压 吸收电容
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降阶原理在光伏NPC型逆变微网中的应用研究
10
作者 罗晓雪 易灵芝 +2 位作者 刘珊 杜小娟 何浪 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2520-2523,共4页
二极管钳位型(NPC)多电平逆变器能将直流电源高效转化成谐波良好的交流电能,并输入电网设备中。但是,采用传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法存在扇区判断复杂,系统响应慢等问题,尤其是在高电平数的逆变器中。基于降阶原理的NPC多电平逆... 二极管钳位型(NPC)多电平逆变器能将直流电源高效转化成谐波良好的交流电能,并输入电网设备中。但是,采用传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法存在扇区判断复杂,系统响应慢等问题,尤其是在高电平数的逆变器中。基于降阶原理的NPC多电平逆变器能将高电平逆变策略降阶成低电平逆变器的简单调制,避开SVPWM策略在高电平逆变器中计算复杂、不利于软件实现等缺陷。Matlab仿真平台在三相离网/并网光伏发电系统上搭建NPC三电平逆变器,对此策略进行实验验证。 展开更多
关键词 降阶原理 SVPWM 中点箝位型多电平逆变器 三相光伏微网系统
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基于T型三电平拓扑的新型电能质量补偿器 被引量:8
11
作者 朱非白 江道灼 梁一桥 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期149-155,共7页
针对三相四线制配电系统,提出一种基于T型中点箝位型三电平逆变器技术的新型电能质量补偿器拓扑,并简要介绍了新型电能质量补偿器的工作原理。详细分析了新型电能质量补偿器逆变器直流侧电压波动的成因,以及采用传统三维空间矢量脉宽调... 针对三相四线制配电系统,提出一种基于T型中点箝位型三电平逆变器技术的新型电能质量补偿器拓扑,并简要介绍了新型电能质量补偿器的工作原理。详细分析了新型电能质量补偿器逆变器直流侧电压波动的成因,以及采用传统三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)算法时系统侧出现不平衡电流和谐波分量的根本原因,并提出改进调制算法来解决该问题,即通过分别处理直流侧正、负极电压调制比,并按比例分配补偿时间进行中点平衡控制。在MATLAB/Simulink平台上的仿真结果表明,所提改进调制算法通过简单的控制策略,可同时实现无功补偿、谐波抑制及不平衡治理,且补偿效果良好。 展开更多
关键词 T中点箝位型三电平拓扑 逆变器 电能质量 3D-SVPWM 谐波分析 补偿
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基于无差拍控制的三电平逆变器中点电位控制 被引量:2
12
作者 姚远 康龙云 +2 位作者 张志 冯元彬 程建材 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期33-40,共8页
对二极管箝位型三电平逆变器的中点电位偏移与中点电位波动问题进行了研究.通过对电压矢量与中点电位关系的分析,建立了系统在无差拍控制下的数学模型.在无差拍控制下,结合虚拟矢量调制,经综合判断,对中点电位进行调节.仿真与实验结果表... 对二极管箝位型三电平逆变器的中点电位偏移与中点电位波动问题进行了研究.通过对电压矢量与中点电位关系的分析,建立了系统在无差拍控制下的数学模型.在无差拍控制下,结合虚拟矢量调制,经综合判断,对中点电位进行调节.仿真与实验结果表明:与传统方法相比,该方法可以缩短消除中点偏移所需的时间,调节中点电位的能力不受调制度大小的影响,同时该方法可以消除低频的中点电位震荡. 展开更多
关键词 中点箝位型 三电平逆变器 无差拍控制 虚拟矢量调制 中点电位偏移 中点电位波动
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基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波驱动技术
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作者 王鹿军 张书烨 +3 位作者 赵思锋 梁艳召 张建平 王晓光 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期182-192,共11页
相比电池储能,飞轮储能具有功率密度高,瞬时功率大,响应速度快等优点,可有效缓解地铁频繁启停对母线电压的冲击。由于我国地铁直流供电网络多为1 500 V电制,两电平变换器无法用常规1 700 V电压等级器件实现安全驱动,因此,本文提出了基于... 相比电池储能,飞轮储能具有功率密度高,瞬时功率大,响应速度快等优点,可有效缓解地铁频繁启停对母线电压的冲击。由于我国地铁直流供电网络多为1 500 V电制,两电平变换器无法用常规1 700 V电压等级器件实现安全驱动,因此,本文提出了基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波控制技术。首先,建立了三电平驱动系统稳态及换相动态过程的等效模型,分析了驱动电压和定子电流的数学关系;然后,提出了一种同步载波驱动技术,实现了高压、高速无刷电机的加减速控制;最后,设计了磁悬浮飞轮储能系统工程样机,测试了充放电工况下系统的工作状态。实验结果表明,本文所提方法具备快速大功率充放电功能,在充电或放电工况下三电平变换器中点电压均能够保持平衡,系统可稳定运行在额定1 500 V、40 000 r/min参数附近。 展开更多
关键词 飞轮储能 驱动系统 无刷直流电机 中点箝位型三电平逆变器 中点电压平衡 同步载波控制
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NPC三电平整流器的混合参数自适应控制 被引量:1
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作者 牛小兵 董文浩 +1 位作者 石洁 周鑫 《上海海事大学学报》 北大核心 2024年第1期104-110,共7页
为降低中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平整流器的电流谐波,在dq同步旋转坐标系下推导出带中点电压耦合项的NPC三电平整流器数学模型,并分析中点电压对电流控制的影响。对模型中的中点电压耦合项和交流侧等效电阻会增大电流... 为降低中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平整流器的电流谐波,在dq同步旋转坐标系下推导出带中点电压耦合项的NPC三电平整流器数学模型,并分析中点电压对电流控制的影响。对模型中的中点电压耦合项和交流侧等效电阻会增大电流谐波及无法通过常规方法进行准确估计的问题,设计一种混合参数自适应的迭代学习控制方法,以进行解耦控制并消除不确定参数的影响。通过构造Lyapunov函数和理论推导验证控制方法的稳定性。在整流器硬件平台上进行试验验证,结果表明,所设计的控制方法可有效降低电流谐波。 展开更多
关键词 中点箝位型(NPC)三电平整流器 电压耦合项 迭代学习控制 谐波抑制
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基于混合载波调制的三电平ANPC逆变器开路故障容错控制策略 被引量:10
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作者 徐帅 孙振耀 +2 位作者 姚春醒 张晗 马光同 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第15期5329-5339,共11页
与二极管中点箝位型(neutral-point-clamped,NPC)逆变器相比,有源中点箝位型(active NPC,ANPC)逆变器具有零电平下的冗余开关状态,增加控制自由度和容错运行能力。为进一步提高三电平ANPC逆变器的可靠性,提出一种基于混合载波调制技术... 与二极管中点箝位型(neutral-point-clamped,NPC)逆变器相比,有源中点箝位型(active NPC,ANPC)逆变器具有零电平下的冗余开关状态,增加控制自由度和容错运行能力。为进一步提高三电平ANPC逆变器的可靠性,提出一种基于混合载波调制技术的容错控制方法,通过改变参考调制信号和载波信号,可以实现单个和多个功率器件开路故障下的多模式容错运行,采用改进的零序电压注入法,维持正常和容错运行模式下直流侧电容电压的平衡,并抑制中点电位的低频脉动。所提方法不需要增加额外的功率器件和传感器,可以提高三电平ANPC逆变器的可靠性和输出性能。仿真和实验结果验证所提容错控制策略的可行性和有效性。 展开更多
关键词 有源中点箝位型逆变器 混合载波调制 中点电压平衡 开路故障 容错控制
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一种用于三电平逆变器的双模式过调制策略 被引量:7
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作者 王建渊 王琦 钟彦儒 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期30-36,共7页
为了提高直流母线电压利用率及实现线性调制到过调制最大输出(六阶梯波)的平滑过渡,研究了一种快速计算过调制中控制角的双模式过调制算法,该算法简单、有效,程序执行时间短,能够使系统的调制范围由线性调制区的最大范围(SVPWM)0~90.7... 为了提高直流母线电压利用率及实现线性调制到过调制最大输出(六阶梯波)的平滑过渡,研究了一种快速计算过调制中控制角的双模式过调制算法,该算法简单、有效,程序执行时间短,能够使系统的调制范围由线性调制区的最大范围(SVPWM)0~90.7%扩展到0~100%,并搭建中点箝位型三电平逆变器实验平台,对该双模式控制策略下的有效性进行了验证。实验结果表明,输出电压明显提高,可以满足多数高转矩输出或较低电压场合的需求,该策略具有实用性的参考价值。 展开更多
关键词 中点箝位型三电平逆变器 双模式 过调制
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交直流混合微电网TNPC变换器的死区电压矢量偏差及修正 被引量:3
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作者 周熙炜 赵祥模 +2 位作者 刘卫国 汪贵平 李登峰 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期32-38,共7页
对T型中点箝位型双向变换器在矢量空间中的死区电压矢量偏差进行分析,总结其发生规律,并根据参考电压矢量的位置和幅值得到提前修正的指令电压矢量。从线性调制空间到过调制空间得到相应的伏秒特性方程的调整办法。同时,考虑到系统在动... 对T型中点箝位型双向变换器在矢量空间中的死区电压矢量偏差进行分析,总结其发生规律,并根据参考电压矢量的位置和幅值得到提前修正的指令电压矢量。从线性调制空间到过调制空间得到相应的伏秒特性方程的调整办法。同时,考虑到系统在动态扰动下可能引发的欠补偿或过补偿,引入一个补偿深度的调节因子,实现脉宽调制(PWM)指令电压矢量的自适应修正。该方法可推广到有更多电平的变换器中,避免了采用传统PWM脉冲宽度整形法时出现的脉冲损失或饱和问题。 展开更多
关键词 交直流混合微电网 T中点箝位型 三电平变换器 空间电压矢量偏差 指令 修正
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