摘要：多电平逆变器适用于高压大功率的应用场合,但其结构复杂,所需的功率开关器件众多,给电路的设计和性能测试带来很多新问题。为了测试各开关器件的电压电流应力、缓冲电路抑制电压尖峰的效果和层叠式复合母排的性能,该文针对一台高压大功率二极管箝位型三电平变流器,提出一种四管动作的双脉冲测试方法,该方法不同于用常规的斩波电路进行双脉冲测试,而是在实际装置中进行,能够模拟变流器正常工作时的所有换流模态,更真实地反映各功率开关器件的动态特性。若双脉冲的时序和脉宽设计不当,功率开关器件会出现非正常的换流模态和很大的关断过电压,过大的关断过电压可能导致器件失效。该文深入研究了产生过电压的原因并得出故障时封锁脉冲的时序。该文研究成果为二极管箝位型三电平全桥电路的测试提供了有效手段,对于设计可靠的三电平变流器具有理论和现实意义。

摘要：中点钳位(NPC)型中压三电平变流器在兆瓦级风电机组中具有广阔的应用前景。由于变流器容量及电压等级较高,功率器件的损耗是一个不容忽视的问题。文中详细分析了各个功率器件的开关动作与实际电流通路,在此基础上推导了其损耗的实用计算公式,指出了损耗在机侧变流器和网侧变流器之间的不同分布,为变流器的散热设计提供参考,并结合风力发电的特点,研究了功率波动对变流器效率的影响,得出了变流器的效率与功率成正相关的结论。最后,通过MATLAB/Simulink与GH Bladed的联合仿真系统,对分析结果进行了验证。

摘要：高铁及城市轨道交通三电平牵引变流器由于受变流器开关损耗的限制,开关频率通常较低(≤1kHz)。当变流器运行于中、高频区域时,载波比的下降会导致变流器输出电压中含有大量的低次谐波,所以需要采用同步调制策略加以抑制,而传统同步空间矢量调制策略仅能保证变流器输出波形的同步性与对称性,并未对输出波形质量进行进一步的优化,导致变流器输出波形依然含有幅值较高的低次谐波。针对这一问题,该文以变流器输出波形同步性、三相对称性、半波对称性为条件,推导得到同步空间矢量调制开关序列设计规则。在此基础上,形成备选开关序列集,并以输出线电压加权总谐波畸变率(WTHD)为评价指标,得到了不同脉冲数下的最优开关序列并形成改进多模式同步空间矢量调制策略。通过仿真与实验分析,验证了所提策略可以有效提升牵引变流器中、高频区输出波形质量。

摘要：对二极管箝位型三电平变流器在储能系统(Power control system,PCS)中的应用进行了研究,提出了带功率前馈的储能系统并网电流内环、电池电流外环的双环控制策略。对于三电平中点箝位(Neutral point clamped,NPC)变流器的中点电位平衡问题,提出了带限幅比例因子的中性点电压平衡控制算法,实现了中点电压的高精度平衡调节,减小了中点不平衡对电流THD的影响。通过对50kVA储能系统仿真和实验验证,结果证实了所提并网控制器的可行性和有效性。

摘要：伴随着我国电气工程以及自动化技术的快速发展,由新型功率元器件构成的三电平变流器已经成为了大功率变频器主回路设计的首选。基于此文章提出了采用三电平变流器技术的1140V变频器主回路结构,介绍了三电平变流器的拓扑结构,并且对主回路的设计进行了分析研究,给出了绝缘栅双极型晶体管、钳位二极管以及直流电容的设计方法。

摘要：随着大功率变流器容量的提升,功率器件的损耗也逐步增加,从而导致系统的散热及可靠性问题变得更加突出。本文分析了基于IGCT器件的三电平中点箝位变流器各部分损耗的理论计算方法。考虑高压大电流条件下器件电压及电流谐波含量对损耗计算的影响,本文通过电压及电流瞬时值计算功率器件通态损耗、开关损耗,以及缓冲电路损耗,实现变流器系统损耗的准确计算,为大功率变流器不同拓扑结构和调制策略的效率优化分析打下基础,也为系统散热设计提供参考基准。基于负载功率自循环老化原理,本文通过仿真和实验验证损耗计算模型及仿真平台的正确性和有效性,在工程实践上具有一定的实用性。

摘要：中压变流装置用于中远距离PWM驱动系统中,常通过长线电缆连接电机端与变流器输出端,但长线电缆的连接通常会产生负面效应,如PWM脉冲过电压及共模电压振荡等问题。文章基于长线电缆电压反射现象和共模电压产生原理的理论分析,在综合考虑线缆长度、分布参数和反射系数等条件下,建立了RLC滤波器系统模型,设计了基于三电平中压变流装置的无源滤波器,并给出滤波器相应参数的计算方法。仿真及实验验证了所设计滤波器的有效性。

摘要：随着清洁能源技术应用领域的不断扩大,对高压输/配电技术提出了更高要求。为此,I型二极管钳位式(NPC)三电平变流器以输出功率大、器件电压应力低等特点逐渐进入了实用阶段。本文中三电平变流器系统采用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM),变流器电流控制采用旋转坐标系下(dq)固定频率的直接电流控制策略,并针对变流器中的中点电位平衡控制方法进行了详细分析与设计。这种方法不仅不需要额外的硬件电路,而且大量的系统理论仿真实验和样机实验结果充分验证了该方法的可行性与优越性。

摘要：针对三电平变流器应用于大功率高速航空起动发电机系统所产生的中点电位偏差问题,提出一种考虑起动发电两种功率极性和开关序列连续性的中点电位偏差闭环虚拟空间矢量调制策略。建立了三电平变流器输出电压序列的中点电荷模型,据此分析了低载波比工况下虚拟空间矢量调制策略及闭环虚拟空间矢量调制策略下中点电位不平衡问题。在传统虚拟空间矢量调制策略输出开关序列中引入闭环调节系数用以调节开关序列输出的中点电荷极性,从而实现中点电位偏差可控。通过对闭环调节系数的合理设计可实现开关序列连续,进而降低线电压和相电流的畸变。建立了高速永磁同步电机起动发电机仿真模型,对比了传统方法与所提方法在中点平衡能力和电流畸变方面的性能。搭建了阻感负载和高速永磁同步发电机(30000 r/min)测试平台验证了所提方法的有效性。

摘要：高功率聚变磁体电源采用三电平中点钳位型(NPC)电压源变流器(VSC)拓扑,在变流器桥臂直通故障情况下,其直流侧电容的充放电使故障暂态过程较为复杂,为变流器故障分析带来挑战。针对这一问题,以3kV、6kA三电平IGCT大功率VSC为背景,建立了桥臂直通故障暂态等效数学模型。将整个故障过程分为直流侧电容放电和二极管导通两个阶段,详细分析了该故障情况下电压及电流的变化趋势,为后期保护方案的设计奠定基础。Matlab仿真结果表明了该分析方法的可靠性。