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一种层叠式多单元变换器悬浮电容电压滑模观测方法
1
作者 关程程 王翔 +3 位作者 戴凤娇 陈国富 原亚雷 谷伟明 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第18期7267-7278,I0020,共13页
为了确保层叠式多单元变换器(stacked multicell converter,SMC)的持续稳定运作,保持其悬浮电容电压的均衡至关重要。传统依赖复杂的主动控制策略,这类策略往往伴随大量电压传感器的使用,不仅增加了系统的经济负担,还可能对系统的稳定... 为了确保层叠式多单元变换器(stacked multicell converter,SMC)的持续稳定运作,保持其悬浮电容电压的均衡至关重要。传统依赖复杂的主动控制策略,这类策略往往伴随大量电压传感器的使用,不仅增加了系统的经济负担,还可能对系统的稳定性和鲁棒性造成负面影响。鉴于上述挑战,探索替代性方案以减少硬件依赖并提升性能显得尤为必要。为此,该文采用基于切换线性模型的滑模观测器技术,作为对传统电压监测手段的有效替代。该方法无需依赖物理电压测量设备和繁琐的采样硬件,即可精确推断悬浮电容的电压值。与常规的滑模观测技术相比,该方法在两个关键领域取得了进展:一是通过改进算法,成功减轻了传统滑模控制系统中普遍存在的振荡问题,显著提高了系统的运行平稳度;二是加快了收敛速度,并提高了电压估计的精度,为SMC系统的精确控制提供了更加可靠的数据支持。仿真分析与实验验证结果表明,该方法不仅在理论上具有可行性,而且在实践中展现出了明显的优越性和可靠性,为处理悬浮电容电压的均衡控制问题提供一定思考角度和切实可行的解决方案。 展开更多
关键词 层叠式多单元变换器 悬浮电容电压估计 切换线性模型 滑模观测器
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有源箝位五电平逆变器CHMPWM及悬浮电容电压控制 被引量：6
2
作者 李杰 徐渊 宋文祥 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期92-100,共9页
针对降低功率器件的开关频率而带来电流谐波较大的问题,提出采用特殊设计的优化脉冲调制策略。通过深入研究五电平有源箝位(ANPC)逆变器电流谐波最小脉冲宽度调制(PWM)策略,设计一种基于遗传算法(GA)的优化脉冲调制开关角计算方案,该方... 针对降低功率器件的开关频率而带来电流谐波较大的问题,提出采用特殊设计的优化脉冲调制策略。通过深入研究五电平有源箝位(ANPC)逆变器电流谐波最小脉冲宽度调制(PWM)策略,设计一种基于遗传算法(GA)的优化脉冲调制开关角计算方案,该方案相比传统牛顿迭代法具有更好的电流谐波特性;对于五电平有源箝位逆变器存在的悬浮电容电压波动问题,提出一种基于冗余开关状态切换的悬浮电容电压滞环控制策略,通过合理分配冗余开关状态的作用时间,能够将悬浮电容电压有效稳定在参考值附近。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提控制方法的有效性。 展开更多
关键词 有源箝位 五电平逆变器 低开关频率 电流谐波最小 优化脉冲模式 悬浮电容电压
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悬浮电容H桥级联七电平逆变器的混合载波频率调制策略
3
作者 刘议泽 吴学智 +2 位作者 刘京斗 续文政 程皓 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第22期7167-7181,共15页
多电平逆变器具有输出电压谐波含量少、开关器件电压应力低、等效开关频率高等优点,广泛应用于新能源发电场合。悬浮电容H桥级联七电平逆变器,因开关频率低、器件数量少、输出电平数量多得到广泛的关注。为了降低损耗,使H桥逆变单元开... 多电平逆变器具有输出电压谐波含量少、开关器件电压应力低、等效开关频率高等优点,广泛应用于新能源发电场合。悬浮电容H桥级联七电平逆变器,因开关频率低、器件数量少、输出电平数量多得到广泛的关注。为了降低损耗,使H桥逆变单元开关管以低开关频率动作,悬浮电容逆变单元开关管以高开关频率动作,但是会引起过调制和悬浮电容电压失控的问题。为解决过调制问题,该文提出基于调制波分解的混合载波频率调制策略,增加过调制区间的调制过程,分解悬浮电容逆变单元超出载波部分的调制波,使H桥逆变单元开关管以低开关频率运行;同时提出基于工作模式切换的有功功率分解控制,详细分析两种工作模式下的稳压控制原理,根据电容电压的状态改变悬浮电容逆变单元有功功率大小,实现不同工况下悬浮电容电压均衡。最后通过仿真和实验验证了所提调制策略的正确性。 展开更多
关键词 七电平逆变器 H桥级联 混合载波频率 调制波分解 悬浮电容电压均衡控制
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具有共模电压减小和电容电压平衡的五电平有源中点钳位型变换器SVPWM算法 被引量：9
4
作者 李俊杰 姜建国 +1 位作者 刘云龙 周中正 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第13期3109-3118,共10页
针对五电平有源中点钳位型(ANPC)变换器共模电压和电容电压平衡问题,提出一种基于gh坐标系的改进空间电压矢量调制(SVPWM)算法。所提SVPWM算法能够减小共模电压,同时实现悬浮电容电压和直流侧电容电压的平衡控制。首先,通过选取合适的... 针对五电平有源中点钳位型(ANPC)变换器共模电压和电容电压平衡问题,提出一种基于gh坐标系的改进空间电压矢量调制(SVPWM)算法。所提SVPWM算法能够减小共模电压,同时实现悬浮电容电压和直流侧电容电压的平衡控制。首先,通过选取合适的冗余开关状态减小共模电压。其次,根据各相悬浮电容电压偏差和输出电流方向,选取合适的冗余开关组合,实现悬浮电容电压平衡。同时,提出一种中点电压模型预测控制(MPC)策略,根据目标函数对所有五段式开关序列进行滚动寻优,选取最优开关序列。最后,实验验证了所提SVPWM算法的有效性。 展开更多
关键词 五电平 有源中点钳位型 悬浮电容电压平衡 中点电压平衡 共模电压 空间电压矢量调制
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嵌套式中点可控型五电平变换器新型空间电压矢量调制策略 被引量：5
5
作者 李俊杰 姜建国 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期3306-3315,共10页
针对嵌套式中点可控型（nested neutral point piloted,NNPP）五电平变换器电容电压平衡问题,提出一种基于gh坐标系的五电平NNPP变换器新型空间电压矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）算法。同时,给出悬浮电容... 针对嵌套式中点可控型（nested neutral point piloted,NNPP）五电平变换器电容电压平衡问题,提出一种基于gh坐标系的五电平NNPP变换器新型空间电压矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）算法。同时,给出悬浮电容电压平衡和直流侧中点电压平衡控制策略。通过选取各相输出电平对应的冗余开关组合,实现悬浮电容电压平衡。根据中点电压波动模型,提出一种基于开关序列优化（switching sequence optimization,SSO）的中点电压平衡控制策略。采用五段式开关序列设计,建立目标函数,根据中点电压偏差,对开关序列进行动态选择,选取最优开关序列。最后搭建了五电平NNPP变换器实验样机,稳态和动态实验结果验证了所提新型SVPWM算法和电容电压平衡控制策略的有效性。 展开更多
关键词 五电平 嵌套式中点可控型 悬浮电容电压平衡 中点电压平衡 空间电压矢量脉宽调制
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五电平ANPC变换器多目标优化调制技术研究
6
作者 汪丁泉 江可扬 +2 位作者 邱长青 华斌 邵俊波 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期152-162,共11页
针对五电平有源钳位型变换器现有的调制策略存在SPWM直流侧电压利用率低,中点电压控制的计算复杂,SVPWM数字化实现难度大等问题,研究了一种操作简单,满足电压利用率高、中点电位平衡、悬浮电容电压稳定、共模电压较小等多目标优化的五... 针对五电平有源钳位型变换器现有的调制策略存在SPWM直流侧电压利用率低,中点电压控制的计算复杂,SVPWM数字化实现难度大等问题,研究了一种操作简单,满足电压利用率高、中点电位平衡、悬浮电容电压稳定、共模电压较小等多目标优化的五电平新型SPWM调制算法。首先通过研究SVPWM与SPWM的本质联系,将SVPWM等效至PD-SPWM,其次分析不影响中点电位平衡的共模电压抑制边界,重构五电平低幅值共模电压矢量空间,并采用注入零序电压自由选择开关序列、实时切换等效PD-SPWM种类等方法实现多目标优化。最后搭建了实验样机,应用仿真和实验等手段对多目标优化算法进行了验证,试验结果表明在保证中点电压平衡、悬浮电容电压稳定可控的同时,共模电压幅值减小约32.8%,表明了优化的有效性。 展开更多
关键词 五电平有源钳位型变换器 新型调制策略 多目标优化控制 悬浮电容电压平衡 中点电位平衡 共模电压抑制
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电气化铁路用单相链式STATCOM控制策略 被引量：4
7
作者 周京华 李秋霈 +2 位作者 陈亚爱 章小卫 蓝志茂 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期38-46,共9页
为了研究单相链式STATCOM(static synchronous compensator)对电气化铁路电能质量问题的治理情况,在建立单相链式静止同步补偿器的数学模型基础上,得出单相链式结构中链节悬浮电容的充放电规律,从而提出一种基于占空比调节的悬浮电容电... 为了研究单相链式STATCOM(static synchronous compensator)对电气化铁路电能质量问题的治理情况,在建立单相链式静止同步补偿器的数学模型基础上,得出单相链式结构中链节悬浮电容的充放电规律,从而提出一种基于占空比调节的悬浮电容电压平衡控制策略。针对单相链式STATCOM的电流控制问题,基于内模原理,采用准PR调节器对交流正弦电流信号进行跟踪,最后结合悬浮电容电压平衡控制策略及电流控制方法,给出了链式STATCOM的电压外环,电流内环的双闭环整体控制策略,并在6MVA STATCOM仿真模型上进行了仿真研究。同时,构建了基于DSP+FPGA的STATCOM原理样机,并进行了相关实验。仿真及实验结果验证了所提控制策略的有效性及可行性。 展开更多
关键词 单相链式 静止同步补偿器 悬浮电容电压 平衡控制 双闭环
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混合有源中性点箝位型七电平逆变器及其控制策略 被引量：4
8
作者 胡存刚 董浩 +1 位作者 张云雷 李杰 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期40-49,共10页
为了减少开关器件数量、提高效率、降低逆变器体积,本文提出了一种新型混合有源中性点箝位型七电平逆变器拓扑。该逆变器的每相桥臂由一个T字型三电平拓扑和一个有源中性点箝位型三电平拓扑两部分组成,通过与有源中性点箝位型和层叠式... 为了减少开关器件数量、提高效率、降低逆变器体积,本文提出了一种新型混合有源中性点箝位型七电平逆变器拓扑。该逆变器的每相桥臂由一个T字型三电平拓扑和一个有源中性点箝位型三电平拓扑两部分组成,通过与有源中性点箝位型和层叠式多单元的七电平拓扑的对比,可以发现所提出七电平拓扑具有开关器件少、损耗低和控制策略简单等优点。首先对逆变器的电流传输路径及其工作模态进行了分析,阐述了七电平空间矢量调制的基本原理,使用选择冗余矢量的方法设计了可同时控制悬浮电容电压和中性点电压的综合控制器。最后使用搭建的仿真和实验平台,在不同调制度和功率因数条件下进行了仿真和实验研究,验证了所提出拓扑和控制策略的可行性与有效性。 展开更多
关键词 七电平逆变器 混合型 有源中性点箝位 空间矢量调制 悬浮电容电压 中性点电压
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