双幂次滑模控制单相三电平逆变器非线性行为

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作者 陶慧 王坤 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期228-236,共9页

将双幂次趋近律滑模控制引入到单相三电平逆变器,系统工作模态较多,存在复杂的非线性动力学行为。分析系统不同模态下工作原理,采用频闪映射法建立系统离散模型。结合分岔图和折叠图研究了系统参数对系统非线性行为的影响,得到了系统控... 将双幂次趋近律滑模控制引入到单相三电平逆变器,系统工作模态较多,存在复杂的非线性动力学行为。分析系统不同模态下工作原理,采用频闪映射法建立系统离散模型。结合分岔图和折叠图研究了系统参数对系统非线性行为的影响,得到了系统控制参数和主电路参数的二维稳定工作域。使用快变稳定性定理对双幂次滑模控制下系统稳定性进行分析,与分岔图、折叠图进行对比验证,并和其他控制策略下系统的稳定性进行比较。最后利用不同控制参数下系统的时域波形图和及其频谱对系统非线性行为进行验证。研究发现三电平逆变拓扑具有更复杂非线性行为,且双幂次趋近率滑模控制具有较宽的参数稳定域,控制参数的稳定工作范围由比例控制的0.15~0.95扩大到0.05~1.65,不稳定起点由改进指数趋近率滑模控制的1.3后移到1.65。研究结论为双幂次趋近率滑模控制三电平逆变器的参数设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 单相三电平逆变器 双幂次趋近律 滑模控制:分岔 快变稳定性

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SPWM控制单相三电平逆变器 被引量：37

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作者 王学华 阮新波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期73-76,共4页

该文提出了一种单相中点箝位电压源型三电平逆变器。可以减小输出滤波器的尺寸。同时,三电平桥臂开关管的电压应力可以减小为输入电压的一半。文中详细分析了该变换器的 SPWM 控制策略,并且介绍了一种负载电流前馈电路。通过加入这种前... 该文提出了一种单相中点箝位电压源型三电平逆变器。可以减小输出滤波器的尺寸。同时,三电平桥臂开关管的电压应力可以减小为输入电压的一半。文中详细分析了该变换器的 SPWM 控制策略,并且介绍了一种负载电流前馈电路。通过加入这种前馈电路,可以提高逆变器的输出电压外特性。通过一台 1kVA 的原理样机,验证了该变换器的优点和负载电流前馈方法的有效性。 展开更多

关键词 三电平逆变器 spwm控制 单相 负载电流 电压应力 变换器 电压源 馈电 前馈 输出滤波器

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单相电流型多电平逆变器的CPS-SPWM技术 被引量：1

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作者 白志红 张仲超 《机电工程》 CAS 2007年第7期9-10,77,共3页

载波相移开关脉宽调制(CPS-SPWM)技术是一种优秀的开关调制策略,能够在较低的开关频率下实现等效高频载波的效果。通过分析一种单相电流型多电平逆变器的工作原理,提出了该类拓扑的载波相移SPWM技术。仿真和实验结果证明,采用载波相移S... 载波相移开关脉宽调制(CPS-SPWM)技术是一种优秀的开关调制策略,能够在较低的开关频率下实现等效高频载波的效果。通过分析一种单相电流型多电平逆变器的工作原理,提出了该类拓扑的载波相移SPWM技术。仿真和实验结果证明,采用载波相移SPWM进行调制,逆变器的输出电流中低次谐波基本消除,剩余谐波成分主要是载波频率的2nk(k为正整数)倍及其边带谐波。 展开更多

关键词 载波相移开关脉宽调制 电流型逆变器 多电平 单相

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一种新型单相不对称五电平逆变器 被引量：25

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作者 丁凯 邹云屏 +3 位作者 蔡政英 吴智超 刘飞 许湘莲 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第11期116-120,共5页

该文对一种新型单相不对称五电平逆变器进行研究,这种新型逆变器是通过将半桥二极管钳位逆变器和传统两电平半桥逆变器共享同一直流母线而获得的。针对这种新型拓扑结构该文分析了一种方波合成与消谐波三角载波PWM相结合的控制方法,在... 该文对一种新型单相不对称五电平逆变器进行研究,这种新型逆变器是通过将半桥二极管钳位逆变器和传统两电平半桥逆变器共享同一直流母线而获得的。针对这种新型拓扑结构该文分析了一种方波合成与消谐波三角载波PWM相结合的控制方法,在这种控制方法下,新型逆变器允许开关速度较快的器件和耐压值较高的器件工作在一起。文中将这种逆变器与其它三种单相五电平逆变器进行了比较。最后本文对一个单相五电平不对称逆变器电路进行了实验验证,并给出相关结论。 展开更多

关键词 五电平逆变器 单相 消谐 半桥逆变 谐波 耐压值 直流母线 开关速度 载波 二极管

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五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法 被引量：17

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作者 张云 孙力 +1 位作者 吴凤江 孙奎 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期101-106,共6页

传统五电平逆变器所用开关器件较多,而五开关五电平逆变器简化了拓扑结构。分析五开关五电平逆变器的工作机理,给出其基于载波的SPWM控制的思路,进而提出五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法与FPGA实现手段。通过载波周期性正、... 传统五电平逆变器所用开关器件较多,而五开关五电平逆变器简化了拓扑结构。分析五开关五电平逆变器的工作机理,给出其基于载波的SPWM控制的思路,进而提出五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法与FPGA实现手段。通过载波周期性正、负交错,采用调制波分层、分区的正弦脉宽调制方式,获得五电平输出电压的开关控制信号。仿真结果从理论上证明其开关损耗小,输出电压的谐波特性与H桥级联型一致。实验结果表明其在整个幅值调制比范围内都适用。仿真与实验结果验证了五开关五电平逆变器的载波交错SPWM控制方法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 五电平逆变器 载波交错spwm H桥 辅助开关 FPGA

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投切电容式单相九电平逆变器研究 被引量：10

6

作者 谭国俊 张旭 +1 位作者 薛映霞 严广 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期2351-2360,共10页

在交流模块结构并网逆变器领域,传统拓扑结构往往采用先升压再逆变的结构,效率进一步提升受到限制且输出电压电平数较少。针对以上问题,提出投切电容式逆变器。以投切电容式九电平(SC-9L)逆变器为例,研究投切电容式逆变器工作原理,给出... 在交流模块结构并网逆变器领域,传统拓扑结构往往采用先升压再逆变的结构,效率进一步提升受到限制且输出电压电平数较少。针对以上问题,提出投切电容式逆变器。以投切电容式九电平(SC-9L)逆变器为例,研究投切电容式逆变器工作原理,给出了投切电容数量为n时投切电容式逆变器的输出特性,研究了该拓扑结构中投切电容电压平衡问题。通过数学推导得到电容电压稳定的影响因素,通过低次谐波最小原则阶梯波调制与EPWM混合控制的方式提升电容电压平衡效果,同时实现了PWM的方式调压。控制系统通过TMS320C28346型DSP和XC95288XL型CPLD数字化实现,搭建了小功率实验平台,通过实验结果验证了所提拓扑的可行性及所提算法的有效性。 展开更多

关键词 逆变器 投切电容 九电平 升压 单相

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单相四开关多电平光伏逆变器研究 被引量：9

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作者 沈虹 郭忠南 +2 位作者 关红磊 王宝诚 郭小强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期1775-1782,共8页

以非隔离型单相光伏系统为研究对象,在单相全桥拓扑基础上提出一种单相四开关多电平光伏逆变器。首先分析系统工作原理,然后建立系统高频共模模型,分析16种开关状态下对应的系统输出电压和共模电压,并针对不同应用场合提出两种调制策略... 以非隔离型单相光伏系统为研究对象,在单相全桥拓扑基础上提出一种单相四开关多电平光伏逆变器。首先分析系统工作原理,然后建立系统高频共模模型,分析16种开关状态下对应的系统输出电压和共模电压,并针对不同应用场合提出两种调制策略,可以分别实现系统输出电压五电平和共模电压恒定,利用Matlab软件对提出的方案进行仿真研究,最后在TMS320F28335DSP+XC3S400 FPGA数字控制硬件实验平台上对提出方案进行实验验证,结果验证了所提方案的有效性。 展开更多

关键词 非隔离型光伏系统 单相多电平逆变器 共模电压 共模漏电流

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单相多电平逆变器空间矢量调制技术及其应用 被引量：18

8

作者 王立乔 姜旭东 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期114-121,共8页

将空间矢量调制引入单相多电平逆变器之中,提出了单相多电平空间矢量调制技术。根据单相多电平逆变器的一般模型,给出了其空间矢量图,推导了单相多电平空间矢量调制技术的调制原理。以混合级联七电平逆变器为例,采用单相多电平空间矢量... 将空间矢量调制引入单相多电平逆变器之中,提出了单相多电平空间矢量调制技术。根据单相多电平逆变器的一般模型,给出了其空间矢量图,推导了单相多电平空间矢量调制技术的调制原理。以混合级联七电平逆变器为例,采用单相多电平空间矢量调制,实现了两种调制算法的仿真和试验。仿真和试验结果表明,单相多电平空间矢量调制技术将复杂的开关状态组合抽象为简单的电压空间矢量,可以灵活地利用开关状态的冗余得到满足实际需要的调制算法,具有算法简单、容易实现、通用性强等优点。 展开更多

关键词 单相多电平空间矢量调制 单相多电平逆变器 混合级联七电平逆变器 通用性

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单相升降压型五电平逆变器拓扑及控制 被引量：9

9

作者 杨国良 张玉娜 +2 位作者 陈泰余 贾艳晓 方一鸣 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第14期2922-2935,共14页

通过分析现有五电平逆变器拓扑的优缺点,提出一种具有升降压能力的五电平逆变器拓扑。相对于传统的多电平逆变器,新升降压型五电平逆变器具有能够实现升降压、拓扑简单、易于实现控制、功率器件少、开关损耗小等优点。在载波层叠调制策... 通过分析现有五电平逆变器拓扑的优缺点,提出一种具有升降压能力的五电平逆变器拓扑。相对于传统的多电平逆变器,新升降压型五电平逆变器具有能够实现升降压、拓扑简单、易于实现控制、功率器件少、开关损耗小等优点。在载波层叠调制策略下,对所提逆变器进行开环仿真,证明拓扑的升降压能力。基于传统的PR控制方法,对所提逆变器进行闭环设计并仿真。为了提高并网电流的质量,采用模型预测控制算法来对逆变器进行并网控制,通过仿真证明理论分析的正确性。并将这种控制方法与传统PR控制方法进行对比,突出模型预测的优越性。最后,基于该逆变器拓扑进行部分开环及闭环实验,验证了拓扑的可行性。 展开更多

关键词 五电平 单相逆变器 升降压 拓扑 模型预测控制

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一种新型单相电流型多电平逆变器拓扑及控制方法研究 被引量：2

10

作者 吴春华 徐坤 +2 位作者 黄建明 顾红兵 孙承波 《水电能源科学》 北大核心 2009年第5期193-196,共4页

提出了一种电路结构较为简单的新型单相电流型多电平逆变器拓扑,分析了电路拓扑的工作原理及PWM控制方法,将电路拓扑的特点用于单电源电路驱动开关器件。仿真结果验证了电路拓扑的可行性和有效性,对广泛应用研究有参考价值。

关键词 电流型逆变器 多电平 拓扑 单相 共发射极

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基于DSP的单相桥式级联逆变器SPWM的研究 被引量：2

11

作者 韦宝泉 胡文华 曾建军 《工矿自动化》 2010年第5期71-74,共4页

级联型多电平逆变器拓扑及其控制策略的研究和实现是当前高压大功率电能变换器实现的重要环节。文章介绍了2H桥级联五电平逆变器的主电路,采用了载波相移PWM法对其控制,分析了电路的工作原理和控制规则,推导出了输出电压的解析表达式;采... 级联型多电平逆变器拓扑及其控制策略的研究和实现是当前高压大功率电能变换器实现的重要环节。文章介绍了2H桥级联五电平逆变器的主电路,采用了载波相移PWM法对其控制,分析了电路的工作原理和控制规则,推导出了输出电压的解析表达式;采用TI公司DSP芯片TMS320F2812控制器设计实现了控制电路。对2H桥级联型五电平逆变器的输出电压波形和频谱的实验分析结果验证了理论分析的正确性,证明了控制方法的正确性和DSP实现载波移相技术的便捷性。 展开更多

关键词 级联全桥型逆变器 多电平逆变器 拓扑结构 控制策略 载波相移法 DSP spwm

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一种带飞跨电容的单相光伏逆变器 被引量：1

12

作者 杨晗露 马海啸 +1 位作者 蒋天健 郭晨阳 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第1期156-160,共5页

非隔离型逆变器存在的漏电流会增大系统损耗、产生安全隐患。研究了一种带飞跨电容的新型单相光伏逆变器,由5个开关管、一个飞跨电容和一个滤波器构成,结构简单,易于实现。逆变器交流侧与直流侧共地,可完全消除漏电流。针对该新型单相... 非隔离型逆变器存在的漏电流会增大系统损耗、产生安全隐患。研究了一种带飞跨电容的新型单相光伏逆变器,由5个开关管、一个飞跨电容和一个滤波器构成,结构简单,易于实现。逆变器交流侧与直流侧共地,可完全消除漏电流。针对该新型单相光伏逆变器,采用一种改进的单极性SPWM技术进行控制,优化了各开关管的控制逻辑,所有开关管只在半周期内高频调制,有利于减少开关管损耗。搭建了逆变器的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 光伏发电 单相逆变器 飞跨电容 漏电流 spwm调制法

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基于SVPWM技术的单相多电平逆变器均压策略研究 被引量：1

13

作者 管月 李磊 +1 位作者 师贺 马爱华 《电气工程学报》 2017年第5期76-80,共5页

多电平逆变器存在直流侧分压电容不均压问题,这会引起输出电压和电流波形畸变,使电路性能恶化或系统失控,甚至导致电平数跌落,使其失去多电平逆变器原有的诸多优点。本文分析了单相三电平正激隔离逆变器的直流侧不均压问题,并提出一种... 多电平逆变器存在直流侧分压电容不均压问题,这会引起输出电压和电流波形畸变,使电路性能恶化或系统失控,甚至导致电平数跌落,使其失去多电平逆变器原有的诸多优点。本文分析了单相三电平正激隔离逆变器的直流侧不均压问题,并提出一种基于单相SV。PWM技术的均压策略。该均压策略不增加原逆变器拓扑复杂度,仅在SVPWM控制中加入判断环节,即可实现分压电容均压目的。最后经仿真实验验证了该均压策略可靠性,仿真实验在Power Simulation环境下进行。 展开更多

关键词 均压策略 多电平逆变器 单相SVPWM

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单相分离式SPWM控制高频链逆变器的研究

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作者 孙驰 魏光辉 朱忠尼 《电工电能新技术》 CSCD 2002年第4期37-40,45,共5页

本文提出了一种单极性SPWM控制的高频链逆变电路拓扑结构 ,并给出了其相应的控制方案。初级双正激变换器的作用是将直流输入电压斩波成两组SPWM电压脉冲序列 ,并实现高频链隔离。分离式SPWM控制方案的采用 ,保证了主电路在调制度大于 0... 本文提出了一种单极性SPWM控制的高频链逆变电路拓扑结构 ,并给出了其相应的控制方案。初级双正激变换器的作用是将直流输入电压斩波成两组SPWM电压脉冲序列 ,并实现高频链隔离。分离式SPWM控制方案的采用 ,保证了主电路在调制度大于 0 5时仍能正常工作。次级电路是由四只整流二极管、两只主开关管及两个续流和能量回馈支路组成的。续流和能量回馈支路的存在解决了高频链逆变器存在的固有电压过冲问题。由于次级主开关管是对电压脉冲进行开关 ,自然实现了软开关。实验结果表明该方案是简洁可行的。 展开更多

关键词 单相分离式spwm控制 高频链逆变器 正弦脉宽调制 逆变器 双向功率传输 单片机

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开关电感型单相五电平电流源逆变器

15

作者 吴学智 杨安娜 +2 位作者 王静 刘京斗 祁静静 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期82-89,共8页

多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较... 多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较小电感即可控制电流稳定。所提逆变器采用开关电感结构形成多电平输出,减少了器件数目,利用其高度对称性可简化外围电路设计。针对于单相逆变器输入侧电感电流存在二倍频波动的问题,在传统比例积分控制的基础上,增加功率前馈控制,以储能电感在每个开关周期内实现电流恒定作为先决条件,折算不同状态下直流侧开关器件的占空比扰动量,在不增加电路复杂度的前提下,采用较少器件和小储能电感有效抑制了电感电流的二倍频波动,减小了输出电流中3次谐波含量和总谐波畸变率,提高了输出电能质量。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性。 展开更多

关键词 单相电流源逆变器 多电平 开关电感 二倍频波动 功率前馈控制

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单相全桥三电平逆变器的控制与仿真 被引量：7

16

作者 阳梦华 马海啸 叶海云 《电测与仪表》 北大核心 2015年第23期81-85,共5页

文中提出了一种对称型的单相全桥三电平逆变器,逆变器主要由两个桥臂组成,且每个桥臂有四个开关管,每个开关管的电压应力只有输入电压的一半。文章详细介绍了一种正弦脉宽调制(SPWM)控制策略,由两个同相的三角载波和正弦调制波的正反相... 文中提出了一种对称型的单相全桥三电平逆变器,逆变器主要由两个桥臂组成,且每个桥臂有四个开关管,每个开关管的电压应力只有输入电压的一半。文章详细介绍了一种正弦脉宽调制(SPWM)控制策略,由两个同相的三角载波和正弦调制波的正反相分别交接得到四个不同的脉冲信号,再结合稳定性好的双闭环控制策略,这种控制方法提高了单相全桥逆变器输出电压的外特性。通过Matlab/Simulink的仿真,在SPWM双闭环控制策略的情况下,三电平逆变器的输出电压在负载波动时基本保持不变。同时验证了单相全桥三电平逆变器的优点和SPWM双闭环控制策略的有效性。 展开更多

关键词 三电平 逆变器 spwm 双闭环

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单相二极管箝位三电平逆变器死区时间补偿技术 被引量：11

17

作者 罗登 林宏健 舒泽亮 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期147-151,共5页

针对调制过程中的死区时间导致逆变器输出电压和电流畸变、谐波含量增加等问题,提出一种简单可行的死区时间补偿策略。该策略在传统调制方法的"调制信号"与"死区时间处理"之间增加"死区时间补偿"。以单... 针对调制过程中的死区时间导致逆变器输出电压和电流畸变、谐波含量增加等问题,提出一种简单可行的死区时间补偿策略。该策略在传统调制方法的"调制信号"与"死区时间处理"之间增加"死区时间补偿"。以单相二极管箝位三电平逆变器为对象,分析死区时间对桥臂输出电平的影响,根据桥臂电流方向选择延迟开关器件驱动信号的上升沿或下降沿来对死区时间进行合理补偿。相比于传统基于特定调制方式的死区时间补偿技术,该补偿策略简便易行并且与调制方式独立,能够灵活应用于各种不同的调制方式。在MATLAB/Simulink平台上建立仿真模型对该补偿策略进行仿真验证,并设计了基于可编程逻辑器件的死区时间补偿控制核心,搭建物理实验平台进行实验验证。仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。 展开更多

关键词 逆变器 死区时间补偿 桥臂电流 单相二极管箝位三电平逆变器

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单相光伏并网发电系统的NPC三电平逆变器研究 被引量：5

18

作者 郑晓东 庄肖波 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期432-434,459,共4页

为提高单相光伏并网发电系统的功率因素和输出电压电能质量,降低逆变器单位功率的成本和谐波含量,提高系统的灵活性,提出了一种NPC三电平单相光伏并网逆变器。分析了NPC型三电平的工作原理,研究了NPC型三电平直流侧中点电位不平衡问题,... 为提高单相光伏并网发电系统的功率因素和输出电压电能质量,降低逆变器单位功率的成本和谐波含量,提高系统的灵活性,提出了一种NPC三电平单相光伏并网逆变器。分析了NPC型三电平的工作原理,研究了NPC型三电平直流侧中点电位不平衡问题,采用空间矢量控制的SVPWM方法对逆变器进行控制。基于MATLAB/SIMULINK仿真环境,建立了NPC三电平SVPWM控制的单相光伏并网发电系统,仿真结果验证了逆变器及控制策略的有效性。 展开更多

关键词 单相光伏 并网 NPC三电平 逆变器

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单相三电平并网逆变器多状态模型预测控制研究 被引量：14

19

作者 任兆文 宋书中 +1 位作者 黄景涛 何国锋 《电力系统保护与控制》 CSCD 北大核心 2021年第16期19-28,共10页

单相三电平逆变系统中,传统有限控制集模型预测控制在较低的采样频率下无法保证输出电能质量。针对这一问题,提出一种多状态虚拟矢量模型预测控制方法。在单个控制周期内,输出多个开关状态,以提高并网电流的电能质量。建立了逆变器预测... 单相三电平逆变系统中,传统有限控制集模型预测控制在较低的采样频率下无法保证输出电能质量。针对这一问题,提出一种多状态虚拟矢量模型预测控制方法。在单个控制周期内,输出多个开关状态,以提高并网电流的电能质量。建立了逆变器预测模型,根据预测矢量初步筛选一组开关状态,每个开关状态的作用时间由所设计的电流代价函数确定。为有效平衡直流母线电压,设计均压代价函数,进一步调整开关状态,得到最终输出到逆变器的开关状态序列。搭建仿真系统并进行了仿真分析,结果验证了所提控制策略的有效性,并网电能质量得到有效提高,直流母线电压波动小。 展开更多

关键词 单相三电平逆变器 有限控制集模型预测控制 采样频率 多状态虚拟矢量

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T型三电平单相逆变器有限开关状态模型预测控制方法 被引量：8

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作者 杨勇 谢门喜 樊明迪 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期120-126,共7页

针对单相逆变器的特点,提出一种基于T型三电平单相逆变器有限开关状态模型预测控制方法。在静止坐标系下建立T型三电平单相逆变器基于期望电压矢量的预测模型,大大减少有限开关状态模型预测控制中预测模型的计算量。在目标函数中构造电... 针对单相逆变器的特点,提出一种基于T型三电平单相逆变器有限开关状态模型预测控制方法。在静止坐标系下建立T型三电平单相逆变器基于期望电压矢量的预测模型,大大减少有限开关状态模型预测控制中预测模型的计算量。在目标函数中构造电流跟踪和T型三电平中性点电压平衡目标项,实现给定电流快速、精确跟踪以及中性点电压平衡控制。最后,建立起基于T型三电平单相逆变器实验平台,对所提的有限开关状态模型预测控制进行测试。实验结果表明:所提出模型预测方法使系统具有良好的静、动态性能。 展开更多

关键词 T型三电平单相逆变器 有限开关状态模型预测控制 期望电压矢量 预测模型 目标函数

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