并联谐振直流环节逆变器的新型SVPWM方法

为降低并联谐振直流环节逆变器辅助换相电路的动作频率和损耗,以及辅助开关管的电流应力,该文提出一种新型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。新型SVPWM方法在实现所有开关管的软开关动作的基础上,在1个脉宽调制(pulse width modulation,PWM)周期内辅助换相电路只动作1次,从而降低辅助换相电路的动作频率和损耗;所提新型SVPWM方法通过增加分流死区时间,可避免谐振电流与负载电流相叠加,从而最大化地抑制辅助开关管的电流应力。新型SVPWM方法可适用于任何可调整零电压凹槽时间的并联谐振直流环节逆变器。在新型SVPWM方法下,根据不同工作模式的等效电路图,分析该逆变器的工作原理、软开关实现条件以及参数设计方法。最后使用绝缘栅双极型晶体管作为开关器件制作一台10kW、16kHz样机,通过实验验证所提调制策略的有效性。     

三电平逆变器双极性调制方式研究

SVPWM控制的三电平逆变器具有减少谐波含量、改善输出电压波形的优点,正在逐步取代传统的两电平逆变器。介绍了三电平逆变器原理和空间矢量算法在其中的应用,提出一种改进算法的三电平空间矢量PWM调制策略和中点电位控制方法。基于TMS320C2812DSP实现了逆变系统的数字控制,利用FPGA和PLC实现脉冲触发和接口控制。仿真和实验结果论证了该算法的正确性。     

直流母线串联辅助电路的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加串联在直流母线上的辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,辅助谐振单元只有一个辅助开关,硬件成本低。分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个1 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

基于开关函数的电压空间矢量PWM逆变器控制方法

基于电压空间矢量PWM（SVPWM）与SPWM等效原理，建立了逆变器控制用的SVPWM的开关函数矩阵，并且利用该开关函数矩阵具体实现了这种SVPWM的全数字控制，最后给出了有关实验结果。     

级联型多电平逆变器线电压谐波优化的SVPWM策略

级联型多电平逆变器采用载波移相控制可以自然实现各H桥单元功率均衡,开关管开关次数保持一致,而采用同相层叠控制可得到谐波含量更小的线电压,但各H桥单元功率不均衡,开关次数也不一致。本文提出一种结合同相层叠控制和载波移相控制二者优点且实现简单的空间矢量调制策略。通过对电压矢量进行重新组合划分,可以将多电平空间矢量控制算法简化为多个两电平空间矢量的移相叠加。对载波进行重构,可以实现输出线电压谐波更小,同时各H桥单元功率自然实现均衡,开关管开关次数达到一致。搭建了一台三相4.5kW的级联型五电平逆变器,对所提出的SVPWM策略进行了实验验证,实验结果表明所提出的空间矢量调制策略的有效性。     

具有谐振直流环的SVPWM逆变器中控制策略的探索

分析了谐振直流环三相PWM逆变器工作过程.基于电压空间矢量的控制策略,讨论实现软开关最佳谐振控制,提出了一种更优的电压空间矢量的实现方法。     

新型并联谐振直流环节零电压开关逆变器

为了提高逆变器的效率和性能,提出了一种新型的谐振直流环节软开关逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆变桥开关器件的PWM软开关动作,同时辅助谐振单元的开关也为软开关操作。减小了逆变器中的续流二极管和辅助谐振单元中的二极管的反向恢复损耗,且开关器件承受的电压都没超过直流电源电压。经10 k W的试验样机验证了该软开关逆变器的有效性。     

基于SVPWM的三相新型谐振直流环节逆变器

为了使逆变器具有更高的效率、功率密度和可靠性,提出了一种结构简单、控制方便的谐振直流环节逆变器。给出软开关的工作原理解析和各个模态下的等效电路图,并使用SVPWM调制方法降低谐波含量,提高电压利用率,且三相逆变器开关管实现了ZVS。通过Matlab/Simulink仿真工具进行模型搭建,验证该谐振直流环节逆变器的正确性、可行性和有效性。     

采用降损模式的单相SVPWM全桥逆变器

为提高单相PWM全桥逆变器的效率,将空间矢量脉宽调制(SVPWM)应用于单相逆变器。通过单相SVPWM与其等效三角波调制的比较,分析彼此的本质联系。参照三相SVPWM零电压矢量选择技术,将降损开关模式应用于单相SVPWM逆变器。与传统开关模式相比较,降损开关模式可降低开关损耗50%并延长开关管寿命。实验结果验证了单相SVPWM技术的优越性。     

用于电机驱动的并联谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种用于电机驱动的并联谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件也可以实现零电压开关。此外,其辅助谐振单元只有一个辅助开关器件,所以该逆变器控制相对简单,硬件成本低。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图,软开关的实现条件。制作一个10kW的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

三相四桥臂混合五电平逆变器及其3D-SVPWM算法

混合型多电平逆变器可以用较少的开关器件输出更多的电平,常被应用于中频逆变器领域,与传统逆变器相比,具有体积小、成本低、效率高等优点。一种新型的三相四桥臂混合式五电平逆变器拓扑及其abc坐标下的SVPWM调制优化算法被提出,通过将直流端三个电容器的电压按1:2:1的比例调整,可实现输出线电压的9个电压等级。在提高了输出电平的同时,精简了电路结构,降低开关管应力。最后,通过对所提结构和3D-SVPWM算法的仿真和实验结果验证了该方法的性能。     

多通道逆变器空间矢量调制调压技术研究

多通道逆变器(阶梯波合成逆变器)是一种适合于大功率应用的逆变技术,但传统的多通道逆变器不能调节输出电压.将SVPWM调制技术应用于多通道逆变器,不仅可以调节输出电压,而且实现了SVPWM在大功率场合的运用.以4通道逆变器为例,分析了不对称SVPWM方案的基本原理和性能,给出了最优的开关频率和采样偏移角.采用不对称SVPWM方案,在4通道逆变器样机上进行了实验.实验结果证明,采用该方案可以在低开关频率下得到良好的输出电压波形.     

Performance analysis of three-phase inverters controlled bysynchronous delta-modulation systems

Synchronous delta-modulation systems are used to control resonant voltage link inverters, where switching has to be synchronized with the zero crossings of the link voltage. This paper shows that output current harmonic distortion and average switching frequency of such systems can be calculated analytically in spite of the quasistochastic behavior of the modulators output. Under the assumption of constant link frequency and large ratio of link to output frequency, results are derived for three-phase sigma-delta modulation, space-vector based sigma-delta modulation, and current-regulated delta modulation. The results hold for any shape of the inverter input voltage (including DC). The output current harmonic distortion of resonant link inverters is compared with conventional hard switching PWM inverters     

Analysis and improved control method of resonant DC link inverters

High performance power conversion requires high switching frequency power converters. Resonant dc link inverters, which are investigated in this paper, are suitable for this purpose because they cause no switching loss in principle. But in these inverters, loss of the resonant oscillation and occurrence of high peaks in the resonant capacitor voltage are serious problems. In this paper, we investigate a control method for resonant dc link inverters which can overcome these problems. First of all, we summarize the basic control principle of an ideal resonant dc link inverter. Then we present an analyzing method for the practical resonant dc link inverter introducing two equivalent circuits in which the influence of the power losses in the resonant link and in the inverter load is considered. From these equivalent circuits, the problems of existing control methods are clarified. Based on the results of this analysis, we propose an optimum and keep the capacitor voltage at an allowable level. A simple compensation method for the influence of storage time of switching devices, which affects the implementation of the proposed control method, is described. Some experimental results are included to confirm the validity of the analytical results and the effectiveness of the proposed control method.     

两电平和三电平逆变器的新模块化似零电压软换流电路的分析和设计

提出了一个直流负总线辅助谐振电路(NBARC)与新型直流侧谐振电路镜像对称对模块设计, 用以实现两电平和三电平逆变器的软换流.NBARC的电路拓朴减少了功率器件的数目并降低了对器件的功率额定值的要求.为两电平逆变器零电压开关设计并分析了基本NBARC谐振电路,这个电路拓朴和模块设计方法被扩展到一个谐振模块镜像对称对电路,用以钳夹直流侧电压,并实现三电平逆变器的软换流.提出软换流允许在似零电压状态下实现,并分析了残余换流电压对于逆变器开关损耗的影响.模块方法允许软开关电路被设计成标准逆变器的可选附加块,可以把传统的逆变器转变为软开关逆变器.实验结果验证了电路分析和实现.     

级联型逆变器的一种新型SVPWM方法

在有高性能调速要求的场合需要矢量控制、直接转矩控制等电机控制方法,级联型逆变器应用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术可以实现对电机的高性能控制.随着电平数的增加,电压空间矢量数急剧增多,又存在着冗余开关状态,造成SVPWM算法过于复杂,难以应用于实际系统.本文提出了一种基于两电平SVPWM算法的新型多电平SVPWM方法,并通过Matlab 6.1的系统仿真验证了其正确性和有效性.     

电机驱动用新型谐振直流环节电压源逆变器

为了实现电机控制系统的高功率密度和高性能运行,必须提高逆变器的工作频率以提高功率变换器的效率和增强性能。然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰和开关损耗从而导致系统整体效率降低。软开关技术被认为是解决上述问题的有效方法,结合软开关技术的优点和脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制的特点,提出了一种新的用于电机驱动系统的谐振直流环节软开关电压源逆变器,通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆变桥开关器件的PWM软开关动作,同时,辅助谐振单元的开关也为软开关操作。文中阐述了该软开关逆变器拓扑的动作时序和动作模式,并对软开关动作时序的瞬态过渡过程进行了数学分析。对提出的新型软开关逆变器驱动无刷直流电机进行了仿真和实验研究,结果验证了电路结构和理论分析的正确性与可行性。     

Control strategies for direct torque control using discrete pulsemodulation

A scheme for direct torque control of AC machines using discrete pulse-modulated inverters such as the resonant DC link inverter is presented. A unique feature of the control method is that only one current sensor in the DC link is required. Excellent control of torque, stator flux, and motor current waveshapes is seen to be obtained without affecting the high dynamic performance associated with direct self control (DSC) of machines. By defining a control that does not use the zero voltage vector, an observer is purposed for estimation of the motor current using only one current sensor in the DC link. A direct bang-bang (sliding mode) torque controller is then derived on the basis of this current observer. Experimental verification of simulation results is included on a resonant DC link inverter drive with a switching frequency of 27 kHz. The inverter switching scheme is implemented using a real-time Motorola DSP56000 digital signal processor-based controller     

适用于多电平逆变器的高效空间矢量PWM实现方案

本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)的有效实现方案。所提方法的目的,是在不带来任何缺点的前提下减少必要的处理需求,并能够自动实现最小开关切换和直流侧电容电压最优控制的多电平开关序列。文中给出了用FPGA控制的两个30kW的三电平IGBT逆变器构成的五电平逆变器实验结果。由于简洁高效的硬件描述语言(VHDL),状态机编程使得整个实现过程非常迅速,在极高的开关频率下也可以采用成本低廉的单芯片来满足要求。