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二极管钳位型三电平逆变器共模电压抑制吴可丽;夏长亮;张云;谷鑫【摘要】二极管钳位型(NPC)三电平逆变器是一种应用广泛的多电平逆变器结构.中点电位不平衡是NPC三电平逆变器固有的缺点.传统虚拟空间矢量调制(NTV2)能在输出电压全范围内控制中点电位平衡,但其产生的共模电压较大.针对上述缺点,提出了一种新型NTV2方法,选用产生共模电压较小的基本电压矢量合成新的虚拟小矢量和虚拟中矢量.同时,提出相占空比法,降低了新型NTV2方法的开关频率,使其开关频率固定.仿真和实验结果验证了新型NTV2方法能够有效地抑制共模电压,且在输出电压全范围内控制中点电位平衡.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)024【总页数】9页(P110-117,170)【关键词】三电平逆变器;共模电压;中点电位平衡;虚拟空间矢量;相占空比法【作者】吴可丽;夏长亮;张云;谷鑫【作者单位】天津大学电气与自动化工程学院天津 300072;天津大学电气与自动化工程学院天津 300072;天津大学电气与自动化工程学院天津 300072;天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室天津 300387【正文语种】中文【中图分类】TM464在大功率应用场合中，多电平变换器由于其开关器件承受的电压低、输出电压谐波含量小和开关频率低等优点，得到了越来越广泛的应用［1］。
其中二极管钳位型（Neutral Point Clamped，NPC）三电平逆变器是应用最广泛的一种多电平结构，它只需要一个独立的直流电压源，对硬件的要求较低［2，3］。
中点电位不平衡是NPC三电平逆变器的主要缺点，目前控制中点电位平衡的方法总体上分硬件方法和调制方法。
硬件方法需要增加硬件设备，使系统体积增大、成本增加［4，5］。
而调制方法不会增加硬件设备和控制系统，是一种较好的选择［6-8］。
虚拟空间矢量（Nearest Three Virtual Vectors，NTV2）调制方法利用基本电压矢量合成新的虚拟空间矢量，每个虚拟空间矢量满足产生的平均中点电流为零的条件，能够在全范围内控制中点电位平衡。
二极管钳位三电平逆变器的多载波交替相位反向层叠调制1. 引言1.1 概述二极管钳位三电平逆变器是一种常用的功率电子装置，广泛应用于工业控制、通信系统和可再生能源等领域。
它具有简单的结构、高效率和较低的成本，可以实现直流电源到交流电源的转换。
同时，多载波交替相位反向层叠调制是一种常见的调制技术，可以在减少谐波失真的同时提高系统传输效率。
1.2 文章结构本文将首先介绍二极管钳位三电平逆变器的原理和实现方式。
其次，我们将详细讨论钳位技术和三电平逆变器技术，并分析它们对系统性能的影响。
然后，我们将引入多载波调制概念，并重点介绍相位反向层叠调制技术。
最后，我们将研究多载波交替相位反向层叠调制在二极管钳位三电平逆变器中的应用，并进行实验设计和结果分析。
1.3 目的本文旨在深入研究二极管钳位三电平逆变器以及多载波交替相位反向层叠调制技术，并探讨它们在电力转换和传输系统中的应用。
通过实验设计和结果分析，我们将评估这些技术对系统性能的影响，并提出改进措施。
最终，我们希望为相关领域的研究和实际应用提供有价值的参考和指导。
2. 二极管钳位三电平逆变器2.1 原理介绍二极管钳位三电平逆变器是一种用于将直流电压转换成可控交流电压的逆变器。
其原理基于两个主要概念：二极管钳位技术和三电平逆变器原理。
2.2 钳位技术原理钳位技术，即双向开关钳位控制技术，用来限制输出电压的振幅并保持其始终在一个固定的范围内。
它利用了在两个可供选择的输出路径之间切换以控制输出电压的大小。
通过这种方式，可以实现对逆变器输出电压的精确控制。
2.3 三电平逆变器原理三电平逆变器是指在每个周期内将正半周和负半周分成了三个不同的电平，在不同的时间段内改变开关状态以产生所需的交流输出波形。
由于使用了多个开关，该方法具有比传统的双电平逆变器更高的转换效率和更低的谐波畸变。
在二极管钳位三电平逆变器中，采用了经典全桥式拓扑结构，并利用了二极管的导通和截止特性来实现钳位技术。
［收稿日期］ ２００６－１１－１５；修回日期 ２００７－０１－２９［作者简介］ 辛 想（１９８２－），男，山东济宁市人，山东大学控制科学与工程学院研究生低调制度下二极管箝位型多电平逆变器新型PWM 控制方法辛 想１，张庆范１，胡顺全２，李瑞来２（１．山东大学 济南２５００６１；２．山东新风光电子科技发展有限公司 山东 汶上２７２５００）［摘要］ 二极管箝位型多电平逆变器作为一种应用于高压大功率变换场合的变换器，其ＰＷＭ控制技术是研究的核心内容之一。
本文针对已有载波ＰＷＭ方法中低调制度下电平退化的问题，提出了一种新颖的载波ＰＷＭ方法，既便是在低调制度下，所有的电平都能够得到应用。
仿真结果表明，这种方法可以提高二极管箝位型逆变器在低调制度下的器件利用率，使得逆变器在低调制度下工作于较高频率。
［关键词］ 二极管箝位型逆变器；载波ＰＷＭ；低调制度；冗余状态［中图分类号］ ＴＭ４６４ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００９－１７４２（２００７）１０－００９１－０６1 引言自日本长冈科技大学的南波江章于１９８０年在ＩＡＳ年会上提出三电平二极管箝位式结构以来［１］，二极管箝位型逆变器在静止无功补偿，电气传动和电力有源滤波等领域得到了广泛的应用。
二极管箝位型五电平逆变器的电路拓扑结构如图１所示。
图1 二极管箝位型五电平三相逆变器主电路Fig ．1 Three －phase five －level diode －clampedinverter structure多电平逆变器是调速驱动和无功补偿等装置的核心部分，但是对于许多这样的装置，多电平逆变器有时必须工作在低调制度区域，并且如果采用传统的载波ＰＷＭ，逆变器的一些电平就得不到应用。
现有的多电平ＰＷＭ控制技术大都是由传统的两电平的ＰＷＭ控制方法延伸而来［２］，但是它们在低调制度下都会出现电平不能够全部得到应用的问题，也就是电平退化的问题。
作者提出了一种新型的载波ＰＷＭ调制方法，采用这种方法可以解决低调制度下电平退化的问题，同时还可以提高二极管箝位型逆变器在低调制度下的器件利用率。
二极管中点钳位型三电平结构二极管中点钳位型三电平结构在电力电子领域，二极管中点钳位型三电平结构是一种重要的电路拓扑结构。
它在工业领域得到广泛应用，尤其在高功率电力转换器中起着至关重要的作用。
本文将从简单到复杂、由浅入深地介绍二极管中点钳位型三电平结构的原理、特点以及应用。
1. 什么是二极管中点钳位型三电平结构二极管中点钳位型三电平结构是一种特殊的多电平电压输出结构，可以通过控制开关管的导通与断开来实现不同电压级别的输出。
它由两个独立的能力相等、反向导通型的开关二极管组成，中点与系统的负极相连并接地。
这样设计的优势在于可以实现更低的开关损耗和更高的功率传递效率，同时减小对传感器和驱动电路的要求。
2. 二极管中点钳位型三电平结构的工作原理二极管中点钳位型三电平结构的工作原理基于电压的分段输出。
当两个开关管同时导通时，电压输出至最高级别；当两个开关管均断开时，电压输出至最低级别；而当一个开关导通、另一个开关断开时，电压在两级之间变化。
借助这种电压级别的变化，可以实现电力转换器的输出电压的调节和控制。
3. 二极管中点钳位型三电平结构的特点和优势二极管中点钳位型三电平结构具有以下特点和优势：- 较低的开关损耗：由于中点钳位结构，二极管承担了大部分的负载电压，从而减小了开关管的负载电压并降低了开关损耗。
- 高效率：通过减小电流进行分段输出，可以有效降低功率损耗，从而提高转换效率。
- 减小谐波失真：采用三电平结构可以减小谐波含量，提高转换器质量。
- 稳定性强：由于三电平结构可以提供更平滑的输出电压，因此转换器的稳定性较高。
- 适应性强：二极管中点钳位型三电平结构可以适应不同功率级别的电力转换器，并且具有较强的抗干扰能力。
4. 二极管中点钳位型三电平结构的应用二极管中点钳位型三电平结构广泛应用于各类电力电子设备，特别是高功率电力转换器中的应用。
它可以用于电力传输系统、电力变换设备以及直流输电系统等。
在交流/直流或者直流/交流的转换中也有着重要的应用价值。
文章标题：深度探讨二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制一、前言在现代电力电子技术领域，二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制技术备受关注。
本文将针对这一主题展开深入探讨，帮助读者全面了解其原理、特点以及在实际应用中的意义和价值。
二、二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制的基本原理1. 二极管钳位型SVPWM调制理论二极管钳位型SVPWM调制技术是一种针对中高功率变换器的PWM 控制技术。
其核心原理是通过对逆变器的输出电压进行有效的控制，实现对电机的精准控制。
该技术利用二极管的导通和截止特性，对逆变器输出波形进行修正，从而减小了逆变器开关管的开关损耗，提高了逆变器的效率和性能。
2. T型三电平SVPWM调制理论T型三电平SVPWM调制技术是近年来备受研究和应用的一种高性能PWM调制技术。
其主要原理是将传统的两电平SVPWM调制技术升级为三电平调制技术，通过增加中间电平，实现了电机转矩波形的更加平滑和精准控制。
该技术还可以有效降低逆变器输出谐波，减小电机和电网的电磁干扰。
三、二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制技术的比较与分析1. 二极管钳位型与T型三电平SVPWM调制的异同在对二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制技术进行比较时，我们可以发现它们都具有提高逆变器效率和电机控制性能的共同目标。
但二者在输出波形质量、逆变器损耗、电磁干扰抑制等方面存在一些显著差异。
具体来说，二极管钳位型技术在减小逆变器损耗、提高效率方面具有一定优势；而T型三电平SVPWM调制技术在输出波形质量和电磁干扰抑制方面表现更为突出。
2. 选择合适的调制技术的依据与建议在实际应用时，选择合适的调制技术不仅需要考虑技术性能和成本效益，还需要根据具体的电机和逆变器特性进行综合评估。
若是对逆变器效率和损耗有更高要求的应用场景，二极管钳位型SVPWM调制技术可能更为适合；而在对输出波形质量和电磁干扰抑制有更高要求的场景下，T型三电平SVPWM调制技术可能更为合适。
第28卷第36期中国电机工程学报 V ol.28 No.36 Dec. 25, 20082008年12月25日 Proceedings of the CSEE ©2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 55 文章编号：0258-8013 (2008) 36-0055-07 中图分类号：TM 71 文献标志码：A 学科分类号：470⋅40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何英杰1，刘进军1，唐健2，王兆安1，邹云屏2(1．西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市 710049；2．华中科技大学电气与电子工程学院，湖北省武汉市 430074)Digital Control Method of DC Voltage for Active Power Filters WithNeutral-point Clamped Three-level InverterHE Ying-jie1, LIU Jin-jun1, TANG Jian2, WANG Zhao-an1, ZOU Yun-ping 2(1. School of Electric Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, Shaanxi Province, China; 2. School of Electronic andElectric Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, Hubei Province, China)ABSTRACT: Due to the limitation of voltage capability and current capability of power devices, it is very difficult to handle nonlinear loads for the traditional active power filter (APF) with two-level inverter in high voltage high power grid. Three-level NPC inverter has been put into practical use for years especially in high voltage high power grid. This paper researches the APF with three-level inverter and presents a close-loop digital control algorithm of DC voltage for the APF. In dq two-phase rotating coordinate, this paper divides the control system of DC voltage into the outer-loop voltage controller and the inner-loop current controller. In the outer-loop controller, the mean value of DC voltage is detected by the adaptive filter and regulated by the PI controller using active command current. In the current-loop controller, this paper researches the issues of neutral-point voltage control from the space vector PWM (SVPWM) point of view in detail. Then this paper proposes a simple neutral-point voltage control method that requires the knowledge of the current direction in each phase and the neutral-point voltage ripple’s direction. Based on that information, the small vectors that will move the neutral-point voltage in the direction opposite from the direction of unbalance can be selected. The experiment results illustrate that the performance of the proposed approach is satisfactory.KEY WORDS: active power filter; neutral-point clamped three-level inverter; DC voltage; PI control; neutral point voltage control基金项目：中国博士后科学基金项目(20070421112)。
二极管钳位型三电平逆变器
二极管钳位型三电平逆变器是一种在电力电子控制系统中经常
使用的电路，它采用三相桥式逆变器和二极管钳位电路相结合的方式，实现了高效率、高可靠性的电力转换。
在该电路中，二极管钳位电路可以有效地限制逆变器输出电压的幅值，从而避免了逆变器输出电压过高而对电路元件造成损坏的情况。
同时，该电路还可以降低逆变器输出电压的谐波含量，提高输出波形的质量。
此外，二极管钳位型三电平逆变器还具有输出电压稳定、输出功率大、运行稳定可靠等特点，被广泛应用于交流驱动、太阳能发电、电机控制等领域。
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二极管箝位式多电平逆变器电力电子学大作业题目：二极管箝位式多电平逆变器学院：电气与电子工程学院专业：电力电子与电力传动学生姓名：授课教师：2021年6 月7日二极管箝位式多电平逆变器摘要：二极管箝位式多电平逆变器是由箝位二极管和串联的直流电容器实现的多电平交流电压。
本文对三电平和四电平二极管箝位式逆变器进行了研究，并通过Matlab/Simulink得出了仿真结果。
关键词：二极管、箝位、多电平、逆变器二极管箝位式多电平逆变器通过箝位二极管和串联直流电容器产生多电平交流电压。
这种逆变器的拓扑结构通常有三、四和五三种电平。
目前，只有三电平二极管箝位式逆变器在中压大功率传动系统中得到了实际应用，通常称为重点箝位式（NPC）逆变器。
NPC逆变器的主要特征是，输出电压比两电平逆变器具有更小的电压变化率和THD。
更重要的是，这种逆变器无需采用器件串联，就可以应用于一定电压等级的中压传动系统。
本文将对三电平和四电平二极管箝位逆变器进行深入分析和研究，并分别通过同相层叠和相邻反向层叠的移幅调制法得到开关器件的控制信号。
最后得出仿真结果，并进行了相关的分析。
1. 三电平的二极管箝位式逆变器1.1 拓扑结构如图1所示为三电平二极管箝位式逆变器的简化结构。
逆变器的每相桥臂都由带有两个反并联的二极管的四个开关构成。
在实际的系统中，开关器件既可以采用IGBT，也可以采用GCT。
图1 三电平NPC逆变器直流侧两个串联电容的衔接处为逆变器中点Z。
连接到中点的二极管Dz1和Dz2为箝位二极管。
当S2和S3导通时，逆变器输出端A通过其中一个箝位二极管连接到中点。
每个直流电容上的电压E通常为总直流电压Vd的一半。
1.2开关状态1对于三电平NPC逆变器，每相桥臂有三种导通情况：上桥臂导通，下桥臂关断，用P表示；下桥臂导通，上桥臂关断，用N表示；中间两个开关管导通，另外两个关断，用O表示。
开关状态为O时，箝位二极管使得A、B、C到Z电压为零。
三相二极管钳位型论文：三相二极管钳位型多电平逆变器光伏阵列电压控制光伏能源脉宽调制【中文摘要】随着经济全球化进程的加速和工业经济的迅猛发展,人们对能源需求量不断增长,从能源消费的趋势来看,似乎并不是可持续发展的,这种情况导致了可再生能源的研究。
太阳能作为一种取之不尽,用之不竭的清洁可再生绿色能源越来越受到人们的普遍关注,其开发利用技术亦得到迅猛发展。
其中光伏发电是太阳能利用的一种主要方式,被认为是当前世界上最具有发展潜能的新能源技术。
随着太阳能光伏发电的不断普及,太阳能光伏发电站的容量不断增加,提高光伏发电系统中电力电子装置效率、改善其输出特性以及引入并网发电技术成为光伏发电技术乃至整个新能源发电技术研究的重要内容。
多电平逆变技术是当今发电技术研究中最主要的一种。
高功率通常要求更高的电压和电流来维持,光伏电池板的隔离电压限制制约了在光伏阵列中电池板串联的数量,从而限制了它的最大直流电压。
因此,多电平逆变似乎是一个很好的太阳能应用解决方案,因为它能够使每个光伏阵列直接连接着直流母线。
在这种情况下,应用于光伏发电系统的多电平逆变器的最近倍受关注。
在光伏发电系统中,常把一系列的光伏阵列串联然后连接到常规的两电平逆变器中,在这种系统中会发生光伏阵列局部阴影问题和光伏阵列的不匹配问题,这样会导致系统的发电能力无法达到最大化。
为了克服这些问题,本文中介绍了一种把光伏阵列连接到二极管钳位型多电平逆变器的方案。
本文还提出了一种脉宽调制控制技术,它能够独立的控制光伏阵列中的每一个工作电压。
相比于传统的两电平逆变器系统,本文提出的这个方案能使系统输出最大功率,降低设备的额定电压(使设备性能特点变好),还可以减少输出电压的失真,并提高系统的效率。
本方案已经通过仿真测试来验证了两组光伏阵列连接到三相二极管钳位型三电平逆变器系统配置的可靠性和控制策略的良好性能。
【英文摘要】The demanding of energy is growing day by day with the acceleration of economic globalization and the rapid development of industrial economy, as the energy consumption trend does not seem to be sustainable. This situation has led to research in renewable energies. As a clean and renewable green energy, the inexhaustible supply of solar energy is concerned by more and more people, and the technologies of exploring and utilizing has also been developing rapidly. The utilization of solar energy photovoltaic generation is a major way among them which is considered to be the most potential new energy technology in the world.The capacity of solar photovoltaic power station is continuously growing with the increasing popularity of solar photovoltaic. Solar photovoltaic energy is following its path in terms of installed power increase and applications. Improving the efficiency of electronic devices in photovoltaic system, reforming theoutput characteristics, and introducing these technologies into grid-connected, which become the important steps in the study of new energy generation technology. Therefore, multilevel Inverter technology is one of the most important methods in today’s power generation technology.Higher power usually demands higher voltages, in order to maintain currents at an acceptable level. Isolation voltage limit of PV panels constrains the number of series-connected panels in a PV array, thus limiting its maximum DC voltage level. Therefore, multilevel inverters appear to be a very good solution for solar applications, as PV arrays concatenation is straight forward to each level of the DC link. In this scenario, power control of multilevel inverters for photovoltaic applications is recently being considered.In the photovoltaic generation system, we often connect several photovoltaic arrays in series with the conventional two-level inverter, the occurrence of partial shades and/or the mismatching of PVAs leads to a reduction of the power generated from its potential maximum. To overcome these problems, a method of connecting photovoltaic array with the diode clamped multi-level inverter is proposed in this paper. It is also presents a pulse-width modulation control technology to independently control each of the voltagein photovoltaic arrays. Compared to traditional two-levelinverter system, this proposed method could maximize the systempower which could reduce the rated voltage of equipments(better performance of the equipments’capability) and cut downthe output voltage distortion, so the efficiency of the wholesystem is improved. Simulation and experimental tests have been conducted with three PVAs connected to a three-levelthree-phase diode-clamped converter to verify the goodperformance of the proposed system configuration and control strategy.【关键词】三相二极管钳位型多电平逆变器光伏阵列电压控制光伏能源脉宽调制【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发.【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。
作者如有异议请与总库或学校联系。
【英文关键词】three-level three-phase diode-clamped Multilevel Inverter photovoltaic-array (PVA) voltagecontrol photovoltaic energy pulse widthmodulation【目录】多电平逆变器在光伏发电系统中的应用研究摘要4-5Abstract5-6第1章绪论9-16 1.1 光伏发电前景9 1.2 多电平逆变器概述9-12 1.3 光伏发电系统简介12-14 1.4 本文研究内容14-16第2章多电平逆变器的拓扑结构16-21 2.1 概述16 2.2 二极管钳位型多电平逆变器16-18 2.3 飞跨电容式多电平逆变器18-19 2.4 级联型多电平逆变器19-20 2.5 多电平逆变器拓扑结构的选择20-21第3章多电平逆变器的调制和控制技术21-38 3.1 概述21 3.2 三角载波SPWM 控制21-26 3.2.1 SPWM 控制算法原理21-24 3.2.2 SPWM 控制算法MATLAB 仿真24-26 3.3 传统SVPWM 调制法26-31 3.3.1 SVPWM 控制算法原理26-29 3.3.2 传统SVPWM 控制算法MATLAB 仿真29-31 3.4 基于等效变换的改进SVPWM 调制法31-33 3.5 多电平逆变器调制方法的选择33-34 3.6 多电平逆变器控制算法的MATLAB 仿真34-38第4章独立光伏阵列电压控制思想38-46 4.1 光伏电池的特性曲线38 4.2 光伏阵列性能分析38-42 4.2.1 光伏阵列的结构与分类38-39 4.2.2 光伏阵列的数学模型39-40 4.2.3 光伏阵列输出伏安特性40-42 4.3 最大功率点的跟踪(MPPT)算法42-44 4.3.1 定电压跟踪法(CVT)42-43 4.3.2 扰动观测法43 4.3.3 导纳微分法43-44 4.4 光伏电池的MATLAB/Scape 仿真44-46第5章光伏阵列独立电压控制策略46-66 5.1 光伏阵列独立电压控制电压思想46-48 5.2 多电平逆变器前端的电压平衡控制48-52 5.2.1 平衡原理49-50 5.2.2 平衡控制50-51 5.2.3 扰动控制策略51-52 5.3 光伏阵列独立电压控制和调制方案52-55 5.3.1 直流母线电压控制53-54 5.3.2 平衡控制54 5.3.3 调制控制54-55 5.4 基于光伏阵列独立电压控制系统的 MATLAB 仿真55-66 5.4.1 基于三电平逆变器的独立光伏发电系统MATLAB 仿真55-62 5.4.2 基于三电平逆变器的光伏并网发电系统MATLAB 仿真62-66第6章总结与展望66-67参考文献67-70致谢70-71个人简历、攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果71。
