多电平变换器的一种参考电压矢量自校正策略

对于多电平变换器而言,常见的电路拓扑结构有二极管箝位型、飞跨电容型、级联H桥型和T型等,这些拓扑都有着较多的开关状态、控制目标和非线性问题,使得PWM调制的参考电压矢量指令出现偏差。本文首先从T型三电平变换器开始,在矢量空间中,总结死区时电压矢量偏差的计算规律,根据相应电压矢量的位置和幅值,得出了一种参考电压矢量指令的自适应校正方法。接着以四电平二极管箝位拓扑和T型五电平拓扑为例,对这一方法的应用进行分析。该方法可抑制器件的死区效应,并解决传统PWM脉冲整形时所出现的脉冲损失或饱和问题。本文通过设定电压误差与开关状态的关系函数,进一步得出这一方法的广义校正通式,实现了参考电压矢量指令的改良。实验结果验证了算法的有效性。     

随机脉冲位置PWM及其在矩阵变换器中的实现

矩阵变换器是一种开关序列呈矩阵型的交交变换器，具有一系列的优点。以矩阵变换器为研究对象，提出了一种基于传统空间电压矢量PWM的随机脉冲位置PWM控制策略，该策略通过随机改变每个开关周期中零矢量的位置，实现了2种低开关损耗PWM模式之间的随机转换，使矩阵变换器输出电压的谐波成分均匀地分布在较宽的频带范围内，同时介绍了在低开关损耗模式下的一种快速SVPWM算法。利用Matlab编制s函数模块，结合Simulink的仿真工具箱的现有模块组成矩阵变换器的仿真模型，分别在原始空间电压矢量PWM和随机脉冲位置PWM两种控制策略下进行了仿真对比，得到良好的波形和数据，从而验证了随机脉冲位置PWM的可行性和正确性。     

考虑指令电流的变环宽准恒频电流滞环控制方法

以半桥电压型PWM变换器为例,分析了补偿电流跟踪特性与变换器直流电容中点电压和交流电源电压的关系,提出了直流电容中点电压、交流电源电压和指令电流之间转换的方法。将指令电流转化为交流电源电压的附加分量,与原交流电压之和作为新的交流电压,应用于电压型PWM变换器电流控制,得到一种考虑指令电流的变环宽准恒频电流滞环控制方法。所提方法可以克服原有变环宽准恒频电流滞环控制方法在指令电流变化较大时开关频率不稳定的不足,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于矩阵变换器的随机脉冲位置PWM控制策略的研究

提出了一种基于传统空间电压矢量PWM的随机脉冲位置PWM控制策略,并应用于矩阵变换器中,该策略通过随机改变每个开关周期中零矢量的位置,实现了两种低开关损耗PWM模式之间的随机转换,使矩阵变换器输出电压的谐波成分均匀地分布在较宽的频带范围内。给出了矩阵变换器的仿真模型,通过M atlab/S im u link仿真验证了随机脉冲位置PWM的可行性和正确性。     

双馈电机转子侧变换器死区补偿方法

双馈电机稳定工作时,转子电流频率较低,转子侧变换器所加死区对其影响比较显著.为了改善转子电流波形,分析了死区对变换器输出电压的影响、零电流箝位现象以及死区给输出脉冲带来的不对称性,在此基础上对已有的死区补偿方法进行了改进,将电流矢量所在空间分为6个区域,在每个区域内仅对其中一相输出电压进行补偿,并针对零电流箝位现象进行了补偿.此外,为了避免加入死区给PWM脉冲带来的不对称性,在每个开关周期内对PWM发生器的比较值进行2次修正,以使输出脉冲对称.最后在双馈风力发电实验平台上进行了验证,实验结果表明该补偿策略能够有效地减小双馈电机转子电流谐波且消除了零电流箝位现象.     

矩阵变换器空间矢量PWM过调制策略的研究

针对矩阵变换器在实际应用中存在电压传输比较低的问题,基于空间矢量PWM研究了矩阵变换器的两种过调制策略.在过调制策略中根据电压调制系数不同,给出了参考电压矢量不同的调整策略,以提高电压传输比.在MATLAB下对过调制策略进行了仿真研究,仿真实验结果证实所提出的空间矢量PWM过调制策略能有效提高矩阵变换器的电压传输比.     

电压型四象限变流器死区补偿方法研究

实现了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的脉宽调制变流器的死区补偿方法。通过矢量合成的方法得到一个控制周期内的死区矢量,并以此来修正指令电压矢量,可以对死区效应进行纯软件补偿。在电压型四象限变流器的整流和逆变两个工况下的应用结果表明了这种方法的有效性。     

一种用于SVPWM技术中的死区补偿方法

提出一种用于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的死区补偿方法。该方法根据电流极性及6个非零电压空间矢量间的位置关系,确定了所需补偿的电压空间矢量,仅需在每个PWM周期内对部分PWM脉宽进行修正就能有效改善由死区效应引起的输出波形畸变,减小误补偿随时间积累所产生的影响,减少CPU运行时间。最后通过TMS320LF2407A型DSP实现该补偿算法,并在110 kW感应电机变频调速系统中验证了其有效性。     

永磁直驱风力发电系统网侧脉冲宽度调制变换器的闭环控制

永磁直驱风力发电系统通常通过全功率变换器并入电网,为提高并网运行的稳定性,研究三相电压型双脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器矢量控制策略。依据背靠背电压型整流器(voltage source rectifier,VSR)的d-q轴数学模型,结合空间矢量PWM技术,建立永磁直驱风力发电系统的网侧PWM变换器仿真模型;采用前馈解耦方案,实现VSR的有功、无功功率解耦控制,获得基于电网电压定向的电压电流双闭环控制策略;通过选择兼顾系统良好性能要求的控制参数,使得直流母线电压快速稳定,改善电流的谐波畸变率。建立了MATALAB/Simulink仿真模型,仿真结果表明系统具有良好的动态响应能力,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

多电平变换器简化虚拟矢量PWM及应用

二极管钳位型变换器存在着直流母线电容电压不平衡的问题,对于多电平(>3)拓扑,传统空间矢量PWM在单位功率因数且调制比高于0.55时无法实现中点电压平衡,已有的虚拟矢量PWM随着电平数的增多计算负担急剧增加。针对这一问题,该文提出一种简化虚拟矢量PWM算法,通过组合2个或多个相邻的开关状态来定义新的虚拟开关状态,使得每个虚拟开关状态下流过所有中性点的电流相等,从而保证理想稳态条件下中点电压的自平衡。另外,简化虚拟PWM将任意电平的空间矢量图转换为三电平空间矢量图,简化了子扇区的辨识和占空比的计算。对五电平二极管钳位型变换器的仿真和实验结果表明,简化虚拟矢量PWM可以在全调制比和全功率因数范围内实现直流母线中点电压平衡,验证了该算法的有效性。     

双闭环SVPWM控制的并联型有源电力滤波器仿真研究

给出了三相电压型PWM逆变器的数学模型,通过解耦得出一种新型快速双闭环电流控制策略,并将其用于有源电力滤波器（APF）电流控制系统。分析了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本原理,与正弦波脉宽调制（SPWM）相比,该方法提高了控制精度,减少了开关损耗,直流侧电压利用率高。仿真结果证明了该新型双闭环SVPWM控制方法可以使补偿电流较为准确地跟踪电流指令,抑制负载谐波电流,是一种较为有效的电流跟踪控制方案。     

基于DSP的三相高功率因数整流器滑模矢量控制

基于三相PWM整流器数学模型,根据滑模变结构控制(Sliding Mode Variable Structure Control,简称SMVSC)理论设计出了双闭环控制系统,并运用空间矢量算法实现算法的控制输出,整个系统实现了三相功率因数校正和输出电压调节双重功能。对该系统进行了理论分析和关键参数设计,并在Matlab上进行了仿真。仿真结果表明,应用SMVSC理论控制三相空间矢量脉宽调制(SVPWM)整流器不仅易于设计和实现,而且具有较好的鲁棒性和动态性能。最后设计了一台10 kW的样机,用TMS320F2812实现了整个控制过程。实验证明输出电压控制稳定,而且得到了满意的功率因数校正结果。     

The influence of mistuned motor parameters on vector control performance and on line slip frequency correction strategy for induction machine operated under one‐pulse PWM mode

In high‐power, high‐speed traction drive systems, the traction motor usually operates under one‐pulse PWM (pulse width modulation) mode (square wave) during high‐speed operation. The constant output voltage in this condition makes the traditional vector control inoperative anymore. In this paper, a modified vector control strategy using open‐loop current control instead of closed‐loop current control is proposed. The modified control strategy is specially designed for an induction motor operating under one‐pulse PWM mode. As the field orientation is greatly affected by the deviation in the parameters, the influence of mistuned rotor time constant and mutual inductance (which are regarded as the most important parameters for field orientation) on the performance of modified vector control is studied comprehensively, including the influence on estimated angle and amplitude of rotor flux, d/q‐axis voltage, and output torque. Subsequently, based on the comparison between the different methods, a new slip frequency correction strategy is proposed to maintain proper field orientation for the modified vector control. The new correction strategy is based on the q‐axis current component error. It is independent of the motor parameters and can be easily realized through minor calculations. The simulation and experimental results show that the proposed slip frequency correction strategy can not only eliminate rotor flux angle error in steady state but also effect rapid torque response during the transient process under one‐pulse PWM mode. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

A Modified Sector Based Space Vector PWM Technique for Five-Phase Drives

Space vector PWM (SVPWM) is a popular and well-known technique for standard three-phase drives, which has been extended recently to multi-phase voltage source inverters (VSIs). Several SVPWM techniques, which utilize the principle of vector space decomposition (VSD), have been developed for various operating modes. The VSD approach inherently relies on considerations in two-dimensional (2-D) subspaces, while SVPWM for a multi-phase VSI is in essence a multi-dimensional problem. Hence, an alternative approach to SVPWM, which is based on the direct multi-dimensional space consideration in the space vector selection process rather than on space vector selection in 2-D subspaces obtained by vector space decomposition, has been recently introduced. Good performance has been identified, but the method is complex and difficult for the real-time implementation. This article therefore combines multi-dimensional SVPWM approach with off-line calculations to achieve required output voltage generation under non-sinusoidal and/or unbalanced voltage requirements, which represent the most challenging operating conditions from the point of view of the vector selection for PWM. As a consequence, the implementation becomes rather simple in standard DSPs. The performance of the algorithm is verified by simulation and experimentation. © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

优化开关模式单相SVPWM与载波PWM统一性研究

针对单相脉宽调制(PWM)逆变器,在分析单相电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)基本原理的基础上,给出了一种优化开关模式单相SVPWM的DSP实现方法。该模式有效避免了PWM周期间和逆变电压扇区间的电压矢量突变问题,降低了逆变开关损耗,且逆变输出波形谐波含量低。通过分析推导优化开关模式单相SVPWM的载波调制形式及其零序信号形式,论证了优化开关模式单相SVPWM与载波PWM的统一,实验结果验证了分析的正确性。     

空间矢量脉宽调制技术的仿真研究

空间矢量脉宽调制技术是目前非常流行的PWM技术,常用在交流感应电机和永磁同步电机的三相电压逆变器控制中.深入介绍了电压空间矢量调制的原理,并对电压矢量的合成做了详细分析,给出SVPWM调制方式与载波调制的关系及用载波调制的方法实现电压矢量控制的具体步骤.最后通过Matlab/Simulink进行仿真验证.     

三电平变流器脉冲发生器的研制

三电平变流器脉冲发生器是用户电力统一调节器（UCPC）的重要部件之一。文中介绍了研制成功的基于数字信号处理器DSP（TMS320C31）的电压空间矢量脉宽调制（PWM）的高性能三电平变流器脉冲发生器,分析了三电平电压空间矢量PWM的基本原理及开关矢量选择及优化原则、扇区内的区域划分法、中点电位的控制方法、窄脉冲的避免方法等技术关键,给出了基本的硬件结构、装置的实现方法和实验结果。     

软开关三相逆变器磁链轨迹的研究

近年来零电压开关PWM变频技术受到人们的普遍关注。其基本思想是，通过零电压开关电路使逆变器主电路在各载波周期起始时刻产生谐振，确保各功率开关器件在主电路P、N极间电压为零期间进行动作切换。为了使谐振电路正常工作，通常采用正负斜率交替的锯齿波作为载波，这使得该PWM模式的零电压矢量的作用时间较传统硬开关SPWM模式发生很大变化。该文利用空间电压矢量概念，深入分析了软开关PWM模式下磁链的运动轨迹。指出在硬开关PWM模式下，磁链的运动速度靠零空间电压矢量调节；而在软开关PWM模式下，空间电压矢量的作用时间发生了很大变化，有时甚至没有零空间电压矢量。但该模式依靠非零空间电压矢量进行调节，使得磁链的运动速度仍然保持与硬开关时完全相等。文章还分析了软开关PWM逆变器电流波形畸变的原因，并从磁链轨迹圆出发，提出相应的补偿方法。实验证明了该方法能有效地改善逆变器的输出电流波形。     

基于自然坐标与功率前馈的三相电压型PWM变流器控制

针对三相电压型PWM变流器控制系统,提出一种自然坐标与负载功率前馈控制方法。根据p-q理论在自然坐标下的表征,引入瞬时有功电压和瞬时无功电压的概念。从而基于电网电压定向的矢量控制策略引入PWM变流器的自然坐标控制方法,省去了电网相位检测和坐标系变换,降低控制复杂度。针对PWM变流器矢量控制下直流侧负载(包括有源负载和无源负载)功率波动对直流侧电压产生较大冲击和波动问题,基于功率平衡和p-q理论推导了负载扰动点到三相交流电流指令的前馈通道增益矩阵,提高PWM变流器直流侧稳压控制的鲁棒性。RCP实验证明所提方法的正确性和可行性。     

A novel PWM scheme for a three-level voltage source inverter withGTO thyristors

This paper presents a new PWM method for the three-level GTO inverters based on the space voltage vectors. With the proposed PWM method, we can minimize the harmonic components of the output voltage by avoiding the minimum pulse width limitation problem of the GTO thyristors and keeping the voltage balancing of the DC-link capacitors. The principle of the proposed PWM method and the voltage vector output sequences are described in detail. Computer simulation and experimental results verify that the proposed PWM method is suitable for high voltage and large capacity three-level GTO inverters applied to induction motor drives