基于60°坐标系的两电平和NPC型三电平逆变器SVPWM算法研究

针对传统两电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)中大量三角函数运算以及输出电压谐波含量高的问题,研究了基于60°坐标系的SVPWM算法,深入分析了60°坐标系下两电平和二极管钳位型(NPC)三电平逆变器SVPWM的设计方法。通过MATLAB/Simulink软件的仿真研究,验证了基于60°坐标系的NPC型三电平逆变器SVPWM算法能够避免复杂的三角函数运算,同时减少了输出电压谐波含量,使输出电压波形更加正弦。     

并联T型三电平逆变器环流抑制和中点平衡研究

T型三电平逆变器的并联能够增加系统容量和可靠性,但是存在的环流会导致输出电流畸变甚至造成系统崩溃。而且并联T型三电平逆变器因中点电位和零序电流相互耦合,其环流情况更为严重,抑制难度剧增。为此该文提出一种新型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略实现并联T型三电平逆变器环流抑制和中点平衡控制。该文在分析T型三电平逆变器并联模型的基础上,通过检测逆变器零序电流状态,实时选择合适的P-Type和N-type小矢量抑制零序环流;并针对T型三电平逆变器存在直流侧电容中点电位不平衡的固有问题,通过增加或者减少小矢量作用时间实现中点电位平衡控制。此外,上述方法能够同时减少开关频率和降低开关损耗。实验验证了新型SVPWM策略能够在不同电流情况下实现很好的环流抑制和中点电位控制。     

一种具有中点电位控制的三电平SVPWM简化算法

对三电平逆变器而言,控制策略复杂和直流侧两电容电压不平衡问题已成为限制其推广应用的瓶颈。为此,提出一种具有中点电位调节功能的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化算法。该算法直接基于三相参考电压来确定参考矢量所在区域,从保证输出线电压伏秒平衡角度出发,经过较简单计算,即可得到各个标准矢量的作用时间,且该算法在中点电位控制方面也具有方便、有效的特性。提出的算法与传统算法本质一样,控制效果相同,但避免了传统算法所需的大量三角函数运算,能使计算时间大幅减少,有利于缩短采样时间和提高逆变器性能。     

三电平中点钳位电压型逆变器带不平衡负载时的复合控制策略

为了改善不平衡负载条件下三电平中点钳位型(NPC)电压型逆变器的输出电压波形,采用了延迟信号撤销法(DSC)分离出正序和负序电压分量分别进行控制。但此方法在修正了电压波形的同时,会进一步增加输出电流的不对称性,导致在空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)下三电平NPC电压型逆变器中点电位的波动加剧。针对这个问题,计算了负序电流分量对中点电位波动的影响。结果显示随着负序不平衡度增加,中点电位等效控制能力有可能增大或者减小,主要取决于输出功率因素。而当调制比>0.5时,由于功率因数和负序不平衡因数不匹配,在该开关周期内无法对中点电位进行补偿。同时也找出了1个开关周期内控制冗余小矢量的作用时间对中点电位调整能力的边界,从而建立了中点电位控制的空间矢量调制算法。另外,提出了基于DSC算法对电压正负序分量进行分离,分别在正向负向旋转坐标系下进行电压控制,并结合中点电位控制的复合控制方案。仿真计算表明该控制方案下,负序电压分量在负方向旋转的坐标系下得到控制,同时负序电流作用使得中点电位的波动加剧,但是在空间矢量中点电位调制下,中点电压波动得到抑制。仿真结果验证了该复合控制策略下三电平中点钳位型电压型逆变器具有较好的带不平衡负载的能力。     

三电平矢量分解SVPWM算法及中点电压平衡

传统多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法需要复杂的扇区判断和大量三角函数计算,不易于向更高电平级数扩展。研究了一种简化的基于参考电压矢量分解的三电平SVPWM算法。该算法将两电平SVPWM算法应用到多电平SVPWM算法,简化了扇区判断,避免了三角函数运算。分析三电平逆变器中点电压不平衡的机理,给出中点电压平衡控制策略。该策略易于推广到多电平SVPWM算法。实验验证了该控制算法的有效性。     

T型三电平逆变器无差拍电流预测和中点平衡控制方法

根据T型三电平逆变器的特点,提出一种新型无差拍预测控制方法。和传统无差拍方法相比,该方法能够提高电流跟踪的速度和精度,在相同开关频率下可使输出并网电流畸变减少。为了进一步解决T型三电平逆变器固有的中点不平衡问题,提出一种新型SVPWM调制策略实现中点平衡控制。在分析T型三电平逆变器模型的基础上,根据上侧电容和下侧电容电压的差值,通过增加或者减少小矢量作用时间实现中点电位平衡控制。实验结果验证了所提出的新型无差拍控制和SVPWM调制策略可以同时实现并网电流快速跟踪和中点平衡控制问题。     

基于DSP控制的60°坐标系下三电平逆变器SVPWM的研究

针对传统的SVPWM算法计算复杂的缺点,提出了基于60°坐标系的三电平逆变器的SVPWM算法,该算法仅需进行简单的逻辑判断就可以得到参考矢量的具体位置,并且用简单的加减运算就可以得到基本矢量作用时间,能够极大简化SVPWM的运算。DSP的实验结果表明了这种基于60°坐标系的三电平逆变器SVPWM算法的正确性。     

三电平NPC逆变器SVPWM方法研究

针对经典SVPWM算法计算复杂的缺点,提出了基于60°坐标系的三电平逆变器的SVPWM算法,该算法无需进行复杂的三角运算,仅需进行简单的逻辑判断就可以得到参考矢量的具体位置和合成参考矢量的最近三矢量,能够极大简化SVPWM的运算.实验结果表明了这种基于60°坐标系的三电平NPC逆变器SVPWM方法的有效性.     

三电平Vienna整流器的一种简化SVPWM算法

结合Vienna整流器的等效电路图,分析该拓扑的工作原理,并给出Vienna整流器的空间矢量分布图。传统的三电平SVPWM算法需要涉及较多的三角函数运算,计算比较复杂。探讨一种基于坐标平移思想,将三电平空间坐标系的矢量调制运算转化到两电平空间坐标系下运算的简化算法,以简化扇区判断和矢量作用时间的计算,有利于编程实现。同时给出中点电位平衡控制策略,来控制上下电容电位。最后搭建了实验样机,样机电流畸变小、母线电压稳定且谐波含量低,验证了简化算法和中点电位平衡控制策略的正确性。     

60°坐标系下三电平SVPWM算法和中点电压控制研究

中点箝位式三电平逆变器采用传统空间矢量调制算法时,需要进行大量的三角函数运算和扇区判断,对处理器的要求较高,针对传统空间矢量控制算法计算量较大的问题,采用基于60°坐标系的空间矢量脉宽调制方法,此方法可以省去传统算法中的大量三角函数运算,节省了处理器的控制资源。针对三电平中点电压不平衡的问题,采用基于功率平衡算法,通过仿真和实验验证,该方法对中点电压不平衡有很好的抑制作用。     

一种三电平光伏并网逆变器SVPWM简化算法

三电平光伏并网逆变器在开关器件选型、并网电能质量、整机效率方面具有明显优势,在太阳能发电系统中得到越来越多研究和应用。传统α-β坐标系下的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法比较复杂,有大量除法和开方计算;60°坐标系下三电平SVPWM算法不仅需要派克(Park)变换,还需要将变换后的结果转换到60°坐标系。通过对比不同三电平SVPWM算法,根据光伏并网逆变器的特性,提出一种基于电流无差拍控制的三电平光伏并网逆变器SVPWM简化算法。该简化算法依靠参考角度大小判断SVPWM参考矢量所在位置,大大简化计算量,适用于成本较低的通用型单片机;将输出电流过零点位置区域精细化,降低了输出电流的谐波畸变率。通过Matlab/Simulink进行仿真分析,仿真结果证明了所提方法的有效性。     

基于NPC三电平的永磁同步电机控制研究

基于NPC(neutral point clamped,中点钳位型)三电平逆变器的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)的矢量控制系统中,传统的直角坐标系SVPWM算法三角函数计算量大,系统计算时间长,软件程序复杂,而且存在中点电位不平衡的问题,影响电流、电机转速和转矩。本文构建了以基于gh坐标系的NPC三电平逆变器为核心的PMSM矢量控制系统,提出了一种基于电荷预测的中点电位平衡调节控制方案,并搭建了PMSM控制系统的仿真模型和实验平台,通过仿真和实验对控制系统进行了检验,结果表明使用该方法的PMSM运行情况良好,具有较好的实用性。     

基于TMS320F2812的三电平逆变器的研究

提出一种60°坐标的三电平中点箝位(Neutral Point Clamped,简称NPC)逆变器,仅需进行简单的坐标变换和计算就可得出参考电压矢量的作用区间以及输出电压矢量的作用时间,解决了传统空间矢量调制(SVPWM)方法需要大量三角运算以及扇区判断的缺点。采用首发矢量为正(负)小矢量的七段式调制技术的最优SVPWM算法,减小了开关损耗。根据负载电流方向和直流侧电容电压的大小,通过改变电压调整系数调整正负小矢量的作用时间来控制中点电位平衡。运用单片TMS320F2812对所提出的算法进行实验,结果验证了该方法的正确性和有效性。     

60°坐标系下三电平逆变器SVPWM的关键问题

在学习与应用60°坐标系SVPWM优化算法过程中,认为在60°坐标系下SVPWM算法不需要三角函数的计算和查表运算,是对60°坐标系SVPWM算法的误解。为纠正这一误解,对传统SVPWM算法和60°坐标系SVPWM算法进行了比较分析,并从理论推导和DSP实现两个方面做了相关阐述。详细介绍了如何用DSP F28335实现60°坐标系下三电平逆变器的SVPWM十二路驱动波形的输出并用示波器观察输出的波形。证明了60°坐标系下的SVPWM算法只是减少了三角函数的计算量,而且在用DSP F28335实现该算法时不需要三角函数的查表运算。使用这一算法提高了系统的运行效率。     

具有中点电位平衡功能的三电平直接转矩控制

针对三电平中点钳位型逆变器存在较大电压偏移问题,提出一种改进的控制中点电位平衡的方法,并采用磁链和转矩双闭环控制的三电平逆变器供电的异步电机直接转矩控制方案。首先,直接在坐标系下对转矩和磁链进行调节得到所需施加的电压空间矢量;其次,基于非正交的60坐标系,在内部扇区通过检测中点不平衡方向以及三相输出电流,采用相应的SVPWM调制顺序,在外部扇区采用合成虚拟矢量的调制方法;最后,仿真结果表明了该控制算法的可行性,异步电机响应迅速,转矩脉动较小,同时中点电位不平衡得到了有效地抑制。     

四桥臂三电平逆变器3D-SVPWM调制策略

针对四桥臂三电平中点钳位型逆变器传统的复杂三维空间矢量脉宽调制算法和中点电位不平衡问题,提出了基于分解思想的3D-SVPWM调制策略和基于电荷守恒的中点电位平衡算法。该调制策略将αβγ坐标系下四桥臂三电平逆变器电压矢量空间分布在αβ平面上的投影分解为两电平结构进行分析,并利用两电平的调制策略实现对参考电压矢量的调制;提出的中点电位平衡算法,根据电荷守恒原理调整冗余矢量的作用时间实现对中点电位的控制。与传统的调制策略相比,所提调制策略极大地简化了运算过程,并且实现了直流侧上下电容电压平衡。仿真和实验验证了本文所提策略的正确性。     

基于简化三电平SVPWM的T型三电平整流器控制研究

针对传统三电平空间电压矢量存在的区间划分繁琐、矢量作用时间计算复杂等问题,提出了一种简化的三电平SVPWM调制策略,给出了数字化实现方法,为改善T型三电平中点电位不平衡问题,提出并采用引入小矢量修正的中点电位平衡控制方法。为验证中点电位平衡控制与简化SVPWM调制的有效性,构建了一台额定功率为5 k W的T型三电平变换器样机模型。实验结果表明,文中调试方法在极大简化了矢量运算的同时可有效实现中点电位的平衡控制。     

三电平电压型PWM整流器的SVPWM算法研究

针对三电平电压型PWM整流器的控制,提出一种基于60°坐标系的SVPWM算法,该算法可简化传统SVPWM算法扇区判定及求解矢量作用时间过程中的大量三角函数运算,同时提出了相应的矢量合成方案及中点电压控制方法.通过Matlab/Simulink对该算法进行了仿真研究,仿真结果表明直流侧电压响应快速,超调小,交流侧电流正弦度好,功率因数近似为1.     

60°坐标系下三电平逆变器SVPWM的实现

随着高速动车组的发展,三电平逆变器的研究和应用越来越广泛,其传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法需要进行大量的三角函数运算及扇区判定,增大了控制器的计算工作量.由于α,β坐标系中,三电平基本空间矢量图为正六边形,基于60°坐标系下的SVPWM算法,在计算基本矢量作用时间时避免了大量的三角函数运算.采用间接磁场定向矢...     

单相Z源三电平中点钳位逆变器空间矢量调制方法

研究了一种单相Z源三电平中点钳位（NPC）逆变器。提出了一种适用于该单相Z源三电平NPC逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法,实现了逆变器的升压输出。根据负载电流方向和直流侧分压电容电压偏差的大小,通过调整正负小矢量的作用时间,实现了直流侧分压电容中点电位的平衡控制。仿真结果验证了该单相Z源三电平逆变器及其空间矢量调制方法的有效性。