一种适用于高压大功率的新型混合二极管钳位级联多电平变换器 被引量：35

1

作者 丁凯 邹云屏 +2 位作者 王展 吴智超 张允 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第9期62-67,共6页

该文在研究传统的级联多电平、传统混合级联多电平以及二级管钳位级联多电平变换器的基础上提出了一种新型的混合二极管钳位级联多电平变换器,这种新型变换器是将具有不同直流母线电压的多个二极管钳位多电平变换器进行级联,输出电压是... 该文在研究传统的级联多电平、传统混合级联多电平以及二级管钳位级联多电平变换器的基础上提出了一种新型的混合二极管钳位级联多电平变换器,这种新型变换器是将具有不同直流母线电压的多个二极管钳位多电平变换器进行级联,输出电压是将这些变换器的输出电压进行矢量相加而合成的。通常,开关速度较快的器件(如IGBT)的耐压值和耐压值较高的器件(如GTO)的开关速度都是有局限性的,新型变换器包含高压模块和低压模块,这使得IGBT和GTO协同工作在一起成为可能。本文对三相拓扑结构进行仿真分析,从仿真结果可以看出,新型变换器可以输出更高的电压,并且输出电压和电流的波形质量也将有进一步改善。 展开更多

关键词 混合二极管钳位级联多电平变换器 高压大功率 开关器件 调制策略

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加钳位二极管的零电压开关PWM三电平直流变换器 被引量：8

2

作者 阮新波 许大宇 严仰光 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第6期18-24,共7页

零电压开关PWM三电平直流变换器 (ZVSPWMTL变换器 )利用变压器的漏感和开关管的结电容可以实现开关管的零电压开关 ,但是输出整流管仍然存在反向恢复带来的尖峰电压。为了解决这个问题 ,提出一种新的ZVSPWMTL变换器 ,它在基本的ZVSPWMT... 零电压开关PWM三电平直流变换器 (ZVSPWMTL变换器 )利用变压器的漏感和开关管的结电容可以实现开关管的零电压开关 ,但是输出整流管仍然存在反向恢复带来的尖峰电压。为了解决这个问题 ,提出一种新的ZVSPWMTL变换器 ,它在基本的ZVSPWMTL变换器中增加两个二极管 ,消除了输出整流管的电压振荡 ,同时保留基本的ZVSPWMTL变换器的所有优点。分析了这种新的变换器的工作原理 ,并在一个 6 0 0W的原理样机上进行了验证 ,最后给出了实验结果。 展开更多

关键词 三电平直流变换器 零电压开关 脉宽调制 钳位二极管 电力电子技术

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FPGA-DSP实现混合级联多电平变换器的高性能PWM控制 被引量：9

3

作者 许赟 邹云屏 +2 位作者 陈伟 刘雄 王成智 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1038-1043,共6页

针对传统电力电子拓扑结构中开关器件耐压值不够高,与电力系统中高压范围不能直接匹配的问题,研究了基于FPGA-DSP的改进型混合级联多电平变换器的高性能控制系统。该改进型的级联多电平拓扑是将具有相同母线电压的一个二极管钳位拓扑与... 针对传统电力电子拓扑结构中开关器件耐压值不够高,与电力系统中高压范围不能直接匹配的问题,研究了基于FPGA-DSP的改进型混合级联多电平变换器的高性能控制系统。该改进型的级联多电平拓扑是将具有相同母线电压的一个二极管钳位拓扑与若干个H桥级联,输出波形由级联模块的输出电压叠加而成。并针对该拓扑提出了其混合调制的调制策略,使较高开关频率的开关器件与高耐压值的器件协同工作在一起,充分发挥开关器件各自的特性。由于多电平变换器开关管数量众多,专用DSP芯片已经不能完全满足设计要求,为此专门设计了基于FPGA-DSP的通用控制系统,用以实现多电平电路的专用PWM控制电路的功能,该控制系统稳定可靠,易于扩展。仿真与实验结果充分证明了该设计方案的可行性和有效性。 展开更多

关键词 二极管钳位变换器 混合级联 多电平 混合调制 FPAG DSP

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中点钳位型H桥级联单相变换器均压SVPWM最优工作点转移路径研究 被引量：13

4

作者 舒泽亮 马伟天 +2 位作者 柳明 陈亚军 何晓琼 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期3565-3572,3375,共8页

针对二极管中点钳位型单相级联变换器直流侧电压不平衡问题,提出一种新型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。其核心为在冗余矢量选择时引入过渡开关状态,使当前矢量逐渐切换到均压能力最强的矢量,避免... 针对二极管中点钳位型单相级联变换器直流侧电压不平衡问题,提出一种新型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。其核心为在冗余矢量选择时引入过渡开关状态,使当前矢量逐渐切换到均压能力最强的矢量,避免开关动作时模块端口电压发生越级跳变所带来的危害,降低了变换器的开关频率。文章分析了该调制策略的计算方法,给出最优路径选择步骤,并设计了基于可编程逻辑器件的SVPWM算法的控制核心。最后,通过级联两模块实验系统验证了所提调制策略的均压能力及系统的动静态性能。 展开更多

关键词 H桥级联变换器 中点钳位 最优路径转移 电平越级跳变 空间矢量调制

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二极管钳位型级联多电平逆变器新型SPWM研究 被引量：11

5

作者 林城美 汪光森 +2 位作者 王公宝 李卫超 崔小鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期8-13,共6页

针对目前级联型多电平逆变器正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)数字化实现问题,分析常规载波调制SPWM算法的工作原理,提出了一种基于脉冲编码与轮换的多电平SPWM调制策略。通过对正弦调制波的提取变换,进行单载... 针对目前级联型多电平逆变器正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)数字化实现问题,分析常规载波调制SPWM算法的工作原理,提出了一种基于脉冲编码与轮换的多电平SPWM调制策略。通过对正弦调制波的提取变换,进行单载波"量化"调制,并采用脉冲编码与轮换控制技术,对"量化"后的信号进行脉冲编码和脉冲轮换,均衡各逆变单元的输出电压与输出功率,以及单元内部电容电压。仿真结果表明,与同相层叠载波SPWM调制策略相比,该调制具有更好的控制效果和更小的计算量;另外,控制算法的消耗资源对比分析表明,所提的控制算法较常规的SPWM算法更节省硬件资源。 展开更多

关键词 二极管钳位型逆变器 级联多电平逆变器 脉冲编码 脉冲轮换 电容电压

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混合钳位型四电平和五电平逆变器拓扑结构和控制策略 被引量：16

6

作者 王奎 郑泽东 +1 位作者 许烈 李永东 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期353-360,共8页

为了提高传统二极管钳位和飞跨电容多电平变换器的电平数并减少钳位器件的数量,同时避免五电平有源中点钳位拓扑中开关器件的直接串联,提出一种混合钳位四电平逆变器拓扑及其扩展五电平拓扑结构。为实现悬浮电容和母线中点电压的平衡控... 为了提高传统二极管钳位和飞跨电容多电平变换器的电平数并减少钳位器件的数量,同时避免五电平有源中点钳位拓扑中开关器件的直接串联,提出一种混合钳位四电平逆变器拓扑及其扩展五电平拓扑结构。为实现悬浮电容和母线中点电压的平衡控制,提出一种改进的载波移相PWM策略,通过微调PWM脉冲占空比实现悬浮电容和母线中间电容的平衡控制。在此基础上为实现上、下母线电容电压的平衡控制,提出一种基于最优零序电压注入的平衡控制策略。研制了一台实验样机并通过实验验证了该拓扑及控制策略的有效性和可行性。 展开更多

关键词 混合钳位 多电平变换器 电容电压平衡 零序电压 载波移相PWM

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适用于二极管钳位型三电平有源滤波器的母线电压数字控制方法 被引量：8

7

作者 何英杰 刘进军 +2 位作者 唐健 王兆安 邹云屏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第36期55-61,共7页

传统两电平有源电力滤波器(active power filter,APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一... 传统两电平有源电力滤波器(active power filter,APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转dq坐标系下,将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中,采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值,采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中,针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行仔细研究,提出一种简单的中点电压平衡控制策略,只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 有源电力滤波器 二极管钳位型三电平变换器 直流侧电压 PI控制 中点电压控制

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一种新型自均压二极管钳位级联有源滤波器 被引量：7

8

作者 高聪哲 姜新建 李永东 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期94-100,共7页

提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三... 提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三相结构,提出了二极管钳位多电平有源滤波器(APF)拓扑及其控制方法。搭建了7电平二极管钳位多电平APF仿真模型和实验样机。实验结果表明,该拓扑自均压控制和谐波补偿效果良好,控制算法简易、可行。 展开更多

关键词 有源滤波器 二极管钳位 级联多电平 拓扑结构 自均压控制

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二极管钳位型多电平有源电力滤波器的仿真 被引量：4

9

作者 何英杰 邹云屏 +2 位作者 刘飞 林磊 王成智 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2006年第10期64-68,92,共6页

由于功率器件耐压水平的限制,传统的2电平拓扑结构有源电力滤波器(APF)难以实现对高压非线性负载的谐波补偿。文中采用二极管钳位型多电平变换器,提出了其作为APF运行的方案。对该APF进行了理论分析,提出一种基于重复预测型观测器的无... 由于功率器件耐压水平的限制,传统的2电平拓扑结构有源电力滤波器(APF)难以实现对高压非线性负载的谐波补偿。文中采用二极管钳位型多电平变换器,提出了其作为APF运行的方案。对该APF进行了理论分析,提出一种基于重复预测型观测器的无差拍控制方案。该方案采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可在相同的采样频率下提供更精确的谐波电流预测值,因而可以改善整个系统的控制效果。仿真结果表明该APF适用于高电压及大容量谐波补偿。 展开更多

关键词 有源电力滤波器 二极管钳位型多电平变换器 重复预测型观测器 无差拍控制

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基于二极管钳位逆阻型双子模块的MMC直流故障自清除策略 被引量：9

10

作者 马文忠 王晓 +3 位作者 孙迎新 刘勇 赵华芳 王玉彬 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2143-2149,共7页

针对传统半桥子模块无法实现直流故障电流阻断功能的问题,设计了一种二极管钳位逆阻型双子模块结构（D-RBSM）。在详细分析该子模块的直流故障清除机制,并与其他拓扑结构进行经济效益对比后,通过在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型对... 针对传统半桥子模块无法实现直流故障电流阻断功能的问题,设计了一种二极管钳位逆阻型双子模块结构（D-RBSM）。在详细分析该子模块的直流故障清除机制,并与其他拓扑结构进行经济效益对比后,通过在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型对该子模块拓扑的正确性和有效性进行验证。结果表明,二极管钳位逆阻型MMC能够实现对直流故障电流的闭锁,同时可有效降低RB-IGBT对触发脉冲同时性的严格要求,提高系统的安全系数。 展开更多

关键词 模块化多电平变换器 高压直流输电 短路故障 故障电流阻断 二极管钳位逆阻型双子模块 故障保护方案

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多电平变换器简化虚拟矢量PWM及应用 被引量：3

11

作者 李永东 Qamar Attique M +2 位作者 房展超 王奎 周培毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期5221-5232,共12页

二极管钳位型变换器存在着直流母线电容电压不平衡的问题,对于多电平(>3)拓扑,传统空间矢量PWM在单位功率因数且调制比高于0.55时无法实现中点电压平衡,已有的虚拟矢量PWM随着电平数的增多计算负担急剧增加。针对这一问题,该文提出... 二极管钳位型变换器存在着直流母线电容电压不平衡的问题,对于多电平(>3)拓扑,传统空间矢量PWM在单位功率因数且调制比高于0.55时无法实现中点电压平衡,已有的虚拟矢量PWM随着电平数的增多计算负担急剧增加。针对这一问题,该文提出一种简化虚拟矢量PWM算法,通过组合2个或多个相邻的开关状态来定义新的虚拟开关状态,使得每个虚拟开关状态下流过所有中性点的电流相等,从而保证理想稳态条件下中点电压的自平衡。另外,简化虚拟PWM将任意电平的空间矢量图转换为三电平空间矢量图,简化了子扇区的辨识和占空比的计算。对五电平二极管钳位型变换器的仿真和实验结果表明,简化虚拟矢量PWM可以在全调制比和全功率因数范围内实现直流母线中点电压平衡,验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 电容电压平衡 平均中点电流 传统空间矢量PWM 简化虚拟矢量PWM 二极管钳位多电平变换器

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基于调制比跟踪的三电平变换器VSVPWM策略研究

12

作者 李伟 王辉 刘斯嘉 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期101-111,共11页

在采用虚拟空间矢量调制策略的二极管钳位型三电平变换器中,参考矢量经过的小三角形区域多,电压畸变率高,且虚拟中矢量幅值无法随着调制比的变化而调节电压畸变率.针对该问题,提出了一种减小线电压谐波畸变率的基于调制比跟踪的虚拟空... 在采用虚拟空间矢量调制策略的二极管钳位型三电平变换器中,参考矢量经过的小三角形区域多,电压畸变率高,且虚拟中矢量幅值无法随着调制比的变化而调节电压畸变率.针对该问题,提出了一种减小线电压谐波畸变率的基于调制比跟踪的虚拟空间矢量调制策略.首先分析了传统虚拟空间矢量调制策略的小三角形区域划分方法,指出其参考矢量经过的小三角形区域多,电压畸变率高;然后提出了一种基于调制比跟踪的虚拟空间矢量调制策略,该策略在虚拟中矢量幅值与传统中矢量幅值的比值等于调制比时线电压总谐波畸变率取得的最小值;最后在Matlab/Simulink平台上验证了所提虚拟空间矢量调制策略,仿真结果证明所提出的调制策略简单、正确、有效. 展开更多

关键词 电力电子 变换器 二极管钳位型三电平变换器 空间矢量调制 交流侧电压谐波

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一种改进型级联多电平拓扑及其频谱分析 被引量：13

13

作者 许赟 邹云屏 丁凯 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期77-85,共9页

近些年,多电平拓扑结构特别是级联和二极管钳位这两种拓扑在中高压大功率领域中得到广泛的关注和应用。本文对这两种多电平拓扑结构的优缺点进行分析,根据目前电力电子器件的发展特点,将具有相同母线电压的一个二极管钳位H桥拓扑与若干... 近些年,多电平拓扑结构特别是级联和二极管钳位这两种拓扑在中高压大功率领域中得到广泛的关注和应用。本文对这两种多电平拓扑结构的优缺点进行分析,根据目前电力电子器件的发展特点,将具有相同母线电压的一个二极管钳位H桥拓扑与若干个H桥级联,形成一种具有实用价值的改进型逆变器拓扑结构,并对其进行研究。针对这种拓扑结构,分析了一种方波合成与单极性三角波载波PWM相结合的混合调制方法。该方法能使开关速度较快的器件和耐压值较高的器件一起协同工作。而后通过分析得出该拓扑并不存在混合多电平拓扑通常存在的直流侧电流倒灌的问题,并通过对混合调制过程本质的剖析,建立起调制过程的三维模型,并通过双Fourier级数展开和繁琐的数学推导,求得了输出电压的严格解析表达式,为输出PWM波形的频谱分析提供了一种启发性的思路。最后实验针对整个方案进行了验证,给出了实验结果。 展开更多

关键词 级联多电平 二极管钳位 混合调制 双Fourier级数 频谱分析

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基于NPC 5电平H桥级联的牵引变电所谐波分析 被引量：1

14

作者 何晓琼 文德智 秦臻 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期57-63,共7页

基于5电平二极管钳位H桥(以下简称5H桥)级联的牵引供电系统是为了取消既有牵引供电系统电分相、改善电能质量、扩大牵引变电所容量而提出的一种新型牵引供电系统。针对目前对该新型牵引供电系统的研究较少、对级联变换器构成的新型牵引... 基于5电平二极管钳位H桥(以下简称5H桥)级联的牵引供电系统是为了取消既有牵引供电系统电分相、改善电能质量、扩大牵引变电所容量而提出的一种新型牵引供电系统。针对目前对该新型牵引供电系统的研究较少、对级联变换器构成的新型牵引变电所的谐波分析基本为空白的现状,本文分析了该牵引变电所输出谐波特性,利用双边傅里叶函数推导了载波移相SPWM(CPS-SPWM)调制策略下的5H桥及5H桥级联牵引变电所输出电压谐波特性,利用Matlab/Simulink搭建该牵引变电所模型,仿真结果表明:该牵引变电所输出电压总谐波失真率可满足国家标准,由此可知该变电所可不用设置滤波电路。且通过仿真和基于FPGA的小功率实验,验证了输出电压谐波分布特性与理论推导一致性,为该系统的进一步研究提供了理论依据。 展开更多

关键词 新型牵引变电所 5电平二极管钳位H桥(5H桥) 级联逆变器 谐波特性 谐波分析

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三电平有源滤波器直流侧电压控制方法 被引量：23

15

作者 何英杰 邹云屏 +2 位作者 林磊 金红元 刘飞 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期79-83,共5页

建立了三电平有源滤波器数学模型并提出了其直流侧电压的闭环控制策略。在电压外环中采用PI控制维持直流侧电压恒定。在电流内环中,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行了仔细研究,总结了各种空间矢量对中点电压平衡的... 建立了三电平有源滤波器数学模型并提出了其直流侧电压的闭环控制策略。在电压外环中采用PI控制维持直流侧电压恒定。在电流内环中,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行了仔细研究,总结了各种空间矢量对中点电压平衡的影响。然后针对三电平APF,提出了一种简单的中点电压平衡控制策略。该方法只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现中点电压平衡控制。同时,并没有增加系统的开关损耗和输出电压的du/dt。仿真结果证明了这种控制策略的正确性。 展开更多

关键词 有源滤波器 二极管钳位型三电平变换器 直流侧电压 中点电压控制 空间矢量

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多电平逆变器分析与仿真 被引量：2

16

作者 姚海瑞 李俊 +1 位作者 薄翠梅 张广明 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期839-841,共3页

目前,多电平逆变器常采用电力电子开关器件串联的逆变器,或者功率单元串联叠加的级联式逆变器。两者不仅直流供电电源不同,电路的结构形式也不同。新型级联多电平逆变器不仅结构简单,而且在输出电平数相同时,所需开关管较少,具有良好的... 目前,多电平逆变器常采用电力电子开关器件串联的逆变器,或者功率单元串联叠加的级联式逆变器。两者不仅直流供电电源不同,电路的结构形式也不同。新型级联多电平逆变器不仅结构简单,而且在输出电平数相同时,所需开关管较少,具有良好的工业应用前景。通过分析典型逆变器结构,阐述其结构特点与联系,并通过软件仿真,比较各自的优缺点,为高电压大容量多电平逆变器的选择提供有益的参考。 展开更多

关键词 多电平逆变器 二极管钳位 级联 SPWM控制

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高压大容量有源电力滤波器并联运行研究 被引量：22

17

作者 何英杰 邹云屏 +1 位作者 刘飞 黄柱 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期94-100,共7页

由于功率器件耐压水平和载流能力的限制,传统有源滤波器难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。本文提出一种有源电力滤波器,它由几个采用二极管钳位型多电平拓扑结构的滤波器模块组成。该滤波器模块采用多电平拓扑结构,很适合于... 由于功率器件耐压水平和载流能力的限制,传统有源滤波器难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。本文提出一种有源电力滤波器,它由几个采用二极管钳位型多电平拓扑结构的滤波器模块组成。该滤波器模块采用多电平拓扑结构,很适合于匹配高电压等级,而且当补偿量超出实际输出容量时,能根据自身容量对电网谐波进行抑制。这种有源滤波器通过并联几个滤波器模块充分抑制电网谐波,使得每个滤波器模块不需要很大容量,运行独立灵活,解决了容量灵活扩充的问题。除了对该有源滤波器进行理论分析,本文还对其闭环控制策略进行研究。理论分析和仿真结果表明,所提方案很适合应用于高电压、大容量谐波补偿。 展开更多

关键词 有源滤波器 二极管钳位型多电平变换器 容量限制 闭环控制策略

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基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制策略 被引量：12

18

作者 林城美 王公宝 +2 位作者 汪光森 李卫超 崔小鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期43-51,共9页

针对二极管钳位型单相九电平逆变器,分析其工作原理,提取了逆变器工作的有效开关状态。根据伏秒平衡原理和两矢量三段式调制规律,提出了一种基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。通过... 针对二极管钳位型单相九电平逆变器,分析其工作原理,提取了逆变器工作的有效开关状态。根据伏秒平衡原理和两矢量三段式调制规律,提出了一种基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。通过分析所有开关周期脉冲的跳变情况,给出了脉冲类型的判断条件,并根据脉冲类型计算起始和终止电压矢量及其作用时间;同时,应用FPGA设计了模块化SVPWM控制系统,并对该控制系统进行了时钟与资源消耗评估。性能分析结果表明,该调制策略计算速度快、资源消耗小。最后,仿真与实验结果验证了所提调制策略的正确性和有效性,而且能够有效地均衡电容电压。 展开更多

关键词 二极管钳位型逆变器 级联多电平逆变器 脉冲跳变 空间矢量脉冲宽度调制 电容电压

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