With the acceleration of agricultural electrification,a lot of nonlinear and shock loads appear in the rural power grid,and the resulting harmonic and reactive currents pollute the rural power grid more and more serio...With the acceleration of agricultural electrification,a lot of nonlinear and shock loads appear in the rural power grid,and the resulting harmonic and reactive currents pollute the rural power grid more and more seriously.To solve the above problem,three-level neutral point clamped(NPC)inverters have been widely used,but their development is greatly restricted by the defect of neutral point voltage imbalance.In this paper,an improved virtual space vector pulse width modulation(VSVPWM)was proposed.Firstly,the mathematical models of various space vectors were established,and the influence of various space vectors on neutral point voltage was analyzed.The sum of the vector current at the neutral point was zero and the voltage control at the neutral point was completed by.introducing the time offset into different switching times of the redundant small vector.This method was simple in design and avoided the redundant calculation of the traditional VSVPWM method and tedious switch sequence design.This balancing control strategy could greatly reduce the influence of virtual vectors on neutral point voltage and effectively control the low-frequency oscillation of neutral point voltage.The validity of the method was verified by establishing a matlab simulation model.展开更多
碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散...碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散参数的综合作用,易引发严重的器件电压、电流过冲和振荡,增加开关损耗,制约器件功率处理能力。准确定量评估开关瞬态行为,对变换器的精细设计、运行调控、安全保护、EMI抑制、寿命预测等都至关重要。为此,该文在厘清SiC 3L-ANPC变换器瞬态换流机理的基础上,提出一种SiC 3L-ANPC电路开关瞬态解析建模方法,所建模型仅需计算数个特定时刻的电路状态就能准确预测SiC 3L-ANPC变换器的开关瞬态行为,大大减小了计算时间与计算量,且每个特定时刻均具有明确的物理意义,具有普适性。实验结果证明了提出的建模方法的有效性,瞬态过冲最大计算误差小于6%,且计算速度比电路建模仿真方法提高上百倍。基于该文研究成果,为SiC 3L-ANPC逆变器的过电压抑制提供了电路参数设计指导意见。展开更多
高速磁浮交通牵引变流器采用24 MVA背靠背三电平有源中点钳位拓扑,其中两台整流器和两台逆变器共用直流母线。该文分析整流侧和逆变侧在不同功率因数下中点电压(neutral point voltage,NPV)偏移机理及不同电压矢量对NPV的具体影响。据此...高速磁浮交通牵引变流器采用24 MVA背靠背三电平有源中点钳位拓扑,其中两台整流器和两台逆变器共用直流母线。该文分析整流侧和逆变侧在不同功率因数下中点电压(neutral point voltage,NPV)偏移机理及不同电压矢量对NPV的具体影响。据此,针对高速磁浮逆变器并联和串联两种模式,建立NPV偏移模型,得到在调制比和功率因数同时变化时NPV的可控区域。为在全速范围保证NPV平衡,提出一种基于平移调制波的协同控制策略。为减轻整流器功率因数和调制比对NPV的影响,采用一种具有相电压半波对称性的载波脉宽调制,并证明其具备NPV自平衡能力。仿真和硬件在环实验表明,所提策略具有NPV恢复到平衡状态所需时间短、可控范围大等优点,可在高速磁浮全速工况下保证NPV平衡。展开更多
针对三电平中点钳位型NPC(neutral point clamped)变换器开关频率提高导致变换器电流纹波与电磁干扰噪声增大的问题,提出1种基于电流纹波预测的变开关频率调制策略,以降低三电平NPC变换器电流纹波、谐波噪声及电磁干扰噪声。根据电流纹...针对三电平中点钳位型NPC(neutral point clamped)变换器开关频率提高导致变换器电流纹波与电磁干扰噪声增大的问题,提出1种基于电流纹波预测的变开关频率调制策略,以降低三电平NPC变换器电流纹波、谐波噪声及电磁干扰噪声。根据电流纹波的要求计算出开关周期与采样周期并合成最新的开关周期,形成反馈,从而实现变频调制。使随机周期分布在期望周期的周围,从而使变换器的谐波噪声和电磁噪声更加均匀地分布在较宽的频段上,以达到减少变换器电磁噪声的目的,并改善输出电感上的电流纹波。相关仿真及实验结果表明,相较于传统的调制策略,所提调制策略共模噪声降低了约20 dB/μV,差模噪声降低了约10 dB/μV,其输出电感电流纹波幅值也有相应的减少。展开更多
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
基金Supported by Application Technology Research and Development of Harbin City(2017RAXXJ075)。
文摘With the acceleration of agricultural electrification,a lot of nonlinear and shock loads appear in the rural power grid,and the resulting harmonic and reactive currents pollute the rural power grid more and more seriously.To solve the above problem,three-level neutral point clamped(NPC)inverters have been widely used,but their development is greatly restricted by the defect of neutral point voltage imbalance.In this paper,an improved virtual space vector pulse width modulation(VSVPWM)was proposed.Firstly,the mathematical models of various space vectors were established,and the influence of various space vectors on neutral point voltage was analyzed.The sum of the vector current at the neutral point was zero and the voltage control at the neutral point was completed by.introducing the time offset into different switching times of the redundant small vector.This method was simple in design and avoided the redundant calculation of the traditional VSVPWM method and tedious switch sequence design.This balancing control strategy could greatly reduce the influence of virtual vectors on neutral point voltage and effectively control the low-frequency oscillation of neutral point voltage.The validity of the method was verified by establishing a matlab simulation model.
文摘碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散参数的综合作用,易引发严重的器件电压、电流过冲和振荡,增加开关损耗,制约器件功率处理能力。准确定量评估开关瞬态行为,对变换器的精细设计、运行调控、安全保护、EMI抑制、寿命预测等都至关重要。为此,该文在厘清SiC 3L-ANPC变换器瞬态换流机理的基础上,提出一种SiC 3L-ANPC电路开关瞬态解析建模方法,所建模型仅需计算数个特定时刻的电路状态就能准确预测SiC 3L-ANPC变换器的开关瞬态行为,大大减小了计算时间与计算量,且每个特定时刻均具有明确的物理意义,具有普适性。实验结果证明了提出的建模方法的有效性,瞬态过冲最大计算误差小于6%,且计算速度比电路建模仿真方法提高上百倍。基于该文研究成果,为SiC 3L-ANPC逆变器的过电压抑制提供了电路参数设计指导意见。
文摘高速磁浮交通牵引变流器采用24 MVA背靠背三电平有源中点钳位拓扑,其中两台整流器和两台逆变器共用直流母线。该文分析整流侧和逆变侧在不同功率因数下中点电压(neutral point voltage,NPV)偏移机理及不同电压矢量对NPV的具体影响。据此,针对高速磁浮逆变器并联和串联两种模式,建立NPV偏移模型,得到在调制比和功率因数同时变化时NPV的可控区域。为在全速范围保证NPV平衡,提出一种基于平移调制波的协同控制策略。为减轻整流器功率因数和调制比对NPV的影响,采用一种具有相电压半波对称性的载波脉宽调制,并证明其具备NPV自平衡能力。仿真和硬件在环实验表明,所提策略具有NPV恢复到平衡状态所需时间短、可控范围大等优点,可在高速磁浮全速工况下保证NPV平衡。
文摘针对三电平中点钳位型NPC(neutral point clamped)变换器开关频率提高导致变换器电流纹波与电磁干扰噪声增大的问题,提出1种基于电流纹波预测的变开关频率调制策略,以降低三电平NPC变换器电流纹波、谐波噪声及电磁干扰噪声。根据电流纹波的要求计算出开关周期与采样周期并合成最新的开关周期,形成反馈,从而实现变频调制。使随机周期分布在期望周期的周围,从而使变换器的谐波噪声和电磁噪声更加均匀地分布在较宽的频段上,以达到减少变换器电磁噪声的目的,并改善输出电感上的电流纹波。相关仿真及实验结果表明,相较于传统的调制策略,所提调制策略共模噪声降低了约20 dB/μV,差模噪声降低了约10 dB/μV,其输出电感电流纹波幅值也有相应的减少。
文摘为降低中点箝位型(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。
文摘虚拟同步机VSG(virtual synchronous generator)通过模拟同步机特性为新能源并网提供惯性和阻尼。然而,电力电子开关器件高频开关过程中可能会发生断路故障,导致输出电流波形严重畸变,影响电网安全稳定运行。针对中点箝位型NPC(neutral point clamped)三电平VSG桥臂故障问题,提出一种中点电压均衡的VSG容错模型预测控制策略。分析NPC三电平VSG单相桥臂故障后运行机理,在开关器件故障后利用直流侧电容组成虚拟桥臂,重构为VSG桥臂故障容错结构。建立故障情况下预测电流模型,重构故障状态空间电压矢量,将直流侧中点电容电压引入容错模型代价函数,减小电容电压波动,实现VSG桥臂故障容错运行。实验结果表明,在开关器件发生故障后,NPC三电平VSG能容错连续运行,验证了所提模型预测容错控制策略的有效性,提高了VSG运行可靠性。
