基于新型SVPWM的NPC/H桥五电平逆变器共模电压抑制策略研究

为解决逆变器中共模电压随其电平数增加而幅值增大的问题,以中点箝位H桥五电平逆变器为例,分析共模电压的产生机理,并提出一种基于参考电压矢量分解的新型五电平空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)算法。该算法直接将五电平分解为两电平,避免了先将五电平转化为三电平,再将三电平转化为两电平的繁琐过程且可适用于更高电平。基于该算法设计了一种通过合理选择空间矢量来抑制共模电压的五段式调制方法。理论分析、仿真与实验结果表明,该方法可以将共模电压最大值抑制到单相直流电压源电压值的1/3,比传统SVPWM算法下降了60%;同时,逆变器的开关损耗也得到了减小。     

多电平逆变器共模电压的抑制

大多数脉宽调制的多电平逆变器会产生共模电压,导致很大的电机轴承电流和电磁干扰,直接影响电机轴承的使用寿命和电子设备正常工作.为此,针对多电平逆变器电压空间矢量的特点和规律进行了分析,并对各个电压空间矢量以及各种冗余开关状态进行研究,发现了冗余开关状态与共模电压的内在联系,同时提出了一种抑制多电平逆变器共模电压的空间矢量方法.仿真与实验结果证明了该理论分析以及所提出的抑制共模电压方法的正确性.     

基于空间电压矢量120°解耦的开绕组异步电机双三电平逆变器零序电压消除

由于开绕组异步电机双三电平逆变器系统存在很大的零序电压,导致整个系统在单一直流电压源供电模式时,容易形成零序环流损坏半导体开关器件和开绕组电机绝缘,只能动态地消除系统零序电压的平均值,不能抑制其瞬时值,即在一个开关周期内只能通过改变小矢量的作用时间,使其每个逆变器的零序电压平均值为零。提出一种新的消除开绕组异步电机双三电平逆变器系统零序电压的方法。该方法无需对每个开关周期内系统的零序电压进行动态抑制,直接利用统一快速算法以及空间电压矢量解耦的原理和方法将给定参考电压矢量分解为两个大小相等、方向互为120°的等效参考电压矢量,并由两个逆变器分别单独产生,以此实现对双三电平逆变器系统零序电压的瞬时值的消除。仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

减小异步电机驱动系统共模电压的空间矢量脉宽调制控制方法研究

共模电压会带来共模电流、电磁干扰、电压谐波等问题。详细分析了一种新颖的空间矢量脉宽调制控制方法，无需增加任何硬件，可以非常有效地减小电压源逆变器供电的异步电机驱动系统的共模电压。仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

简化矢量的多电平逆变器共模电压抑制方法

在高压变频传动领域,共模电压问题尤为突出.首先以有源中点箝位型五电平(ANPC-5L)逆变器为例进行分析,提出了一种基于简化空间矢量的多电平逆变器共模电压的抑制方法.通过建立变换器输出共模电压的数学模型,分析多电平变换器各开关状态与共模电压之间的关系,以最小共模电压为控制目标剔除不满足要求的开关状态,从而减少多电平电压空间矢量对应冗余开关状态的数量.得益于冗余开关状态数量的降低,不仅共模电压得到了很好地抑制,同时还极大地降低了多电平电压空间矢量脉宽调制策略的实现难度.最后通过实验结果验证了所提共模电压抑制方法的正确性和有效性.     

多电平逆变器的简化SVPWM方法

针对多电平逆变器提出一种简化的电压空间矢量脉宽调制方法,该方法是先将电压矢量向复平面分解,并以相应的基准对分解后的横纵坐标进行标幺化,然后通过参考电压矢量来选择三个电压矢量和对应的作用时间,最后再将所选择的电压矢量变换为对应的三相电压波形.该方法具有实现简单、通用性强等优点,而且还具有较好的抑制多电平逆变器共模电压的作用.通过Matlab/Simulink仿真,证明了该方法的正确性和可行性.     

五相双级矩阵变换器共模电压的抑制策略

分析了五相双级矩阵变换器共模电压的产生机理,提出了一种抑制五相双级矩阵变换器共模电压的调制方法。整流级采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,在每个输入电压区间内,选择2个最大且极性为正的线电压和零电压来合成输出直流电压;逆变级采用四矢量SVPWM方法,在每个输出电压扇区内,仅选择相邻的2个大矢量和2个中矢量以一定比例来合成参考输出电压矢量,且使得输出不含零电压矢量,并通过调整整流级的调制系数来改变调制比。所提方法在减小共模电压的同时,也减少了开关损耗。     

减小异步电机驱动系统共模电压的空间矢量脉宽调制控制方法研究

共模电压会带来共模电流、电磁干扰、电压谐波等问题。详细分析了一种新颖的空间矢量脉宽调制控制方法,无需增加任何硬件,可以非常有效地减小电压源逆变器供电的异步电机驱动系统的共模电压。仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

应用相差错时采样空间矢量调制的级联型高压变频器共模电压抑制

为消除级联型多电平逆变器的输出共模电压,首先提出了基于左、右桥臂矢量的三类相差空间矢量调制(space vector modulation,SVM)技术,数学推导出三类调制技术的等效正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)的调制波,并分析了其各自相电压输出波形的单、双极性,证明2π/3相差SVM必为单极性调制。通过借鉴错时采样SVM移相技术,将相差SVM改进并引入级联型高压变频器,详细分析了2π/3相差SVM消除两类共模电压的机理。通过与三次谐波注入型载波移相SPWM消除共模电压的仿真类比,结果证明该调制方法能有效消除共模电压,又不至于过多降低直流电压利用率。     

45°坐标系下级联逆变器简化空间矢量调制及性能优化研究

研究了H桥级联型逆变器在45°坐标系下简化空间矢量调制,其扇区定位与矢量作用时间计算非常简单,并且易于向每相任意个数H桥级联型逆变器扩展。重点研究了45°坐标系中,通过对简化空间矢量调制方法的改进来实现逆变器输出性能的优化。调制方法的改进具体如下:①为了减少逆变器功率器件的开关损耗,研究了开关频率优化算法,在满足逆变器同样输出要求的同时可以有效减少开关次数;②为了减少逆变器产生的共模电压,研究了抑制零序电压输出的调制算法,其可以有效减少逆变器输出电压中的共模电压,使共模电压在极小的电压范围内波动。最后,仿真与实验结果验证了本文所提方法的正确性。     

基于Sigma-Delta调制的双两电平逆变器调制策略

在多电平逆变器的调制中,Sigma-Delta调制器可以改善逆变器输出电压频谱,减少系统噪声。而将其运用到共直流母线的开绕组异步电机双两电平逆变器系统中时,由于开关状态和开关频率的不固定,无法采用传统的改变冗余小矢量作用时间的方法来消除系统中的零序电压。为此,针对共直流母线双逆变器系统,提出一种调制方法,该方法利用Sigma-Delta调制器过采样及噪声压缩技术,优化逆变器输出电压频谱;同时,利用两电平空间矢量图中两个互差120°的基本矢量所对应的系统零序电压为零的原理,将参考电压矢量分解为两个大小相等、方向互差120°的等效参考电压矢量,并由两台逆变器分别单独产生,以此实现对共直流母线的开绕组异步电机双两电平逆变器系统零序电压的完全消除。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

五相矩阵变换器控制策略的研究

针对五相五线制矩阵变换器不能带不平衡负载的问题,提出五相六线制的新型矩阵变换器,采用三维电压空间矢量的调制原理,对逆变级拓扑的分析后,将三维电压空间矢量用于逆变级的调制,便可以产生所期望的输出电流。将整流级和逆变级的调制进行整合,就得到五相六线制MC的控制策略。应用Matlabe/Simulink平台,进行仿真验证理论的正确性和可行性。     

一种通用的H桥级联多电平逆变器SVPWM控制

H桥级联多电平逆变器调速系统中,电压矢量数目过多,存在计算困难及电压矢量优化选择的问题.对多电平系统电压矢量的特点和规律进行深入分析,提出了一种简单、通用的电压空间矢量脉宽调制( SVPWM)控制算法.该算法可减小谐波畸变,降低开关频率,能很容易地确定参考电压矢量位置和各矢量作用时间,且占用存储空间小,无需查表.最后,通过13电平H桥级联型逆变器驱动系统的实验,验证了该方法的有效性.     

抑制三相四桥臂逆变器共模电压的三维SVPWM控制策略

研究基于三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)控制策略。针对大功率变流系统存在较大共模电压,易对电机等负载造成伤害,影响电网电能质量等问题,提出一种改进的3D-SVPWM控制策略。首先,对三相四桥臂逆变器的拓扑结构进行分析,说明了产生共模电压的原因。然后,在传统3D-SVPWM控制策略的基础上,提出选取参考电压矢量附近两个相反的非零矢量来代替零矢量的方法。最后,通过MATLAB/Simulink建模仿真证明,改进后的控制策略不受负载平衡状态改变等方面的影响,在不改变直流电压利用率的前提下,可以有效降低共模电压,达到主动抑制的目的。     

新型三电平逆变器SVM方法的研究

提出了一种新型的三电平逆变器空间矢量调制(SVM)算法,通过适当的坐标变换,将三相电压空间矢量坐标系变换为三相线电压坐标系,从而能够快速地定位参考电压矢量的位置,利用伏·秒平衡原理,计算出相应矢量作用时间.该方法具有计算简单,容易实现的优点,并且能够很容易地推广到四电平、五电平等多电平逆变器电路中.通过仿真研究,验证了该调制算法的可行性.     

H桥型五相感应电机SVPWM控制技术

多相感应电机较传统三相电机具有诸多的优势,但多相电机电压空间矢量多,控制复杂。针对该问题,建立了五相感应电机的数学模型,分析了H桥逆变器的结构与工作原理。对五相电机的电压空间矢量进行了分析与计算,综合考虑电压脉动与开关损耗等因素,给出了五相电机的电压空间矢量脉宽调制SVPWM（space vectors pulse width modulation）算法。该算法在MATLAB的仿真平台和基于双数字信号处理器DSP（digital signal processor）控制的变频调速系统上均予以实现,证明了方法的有效性。     

双级矩阵变换器的过调制策略

针对双级矩阵变换器常规调制策略电压传输比低的问题,在不改变双级矩阵变换器拓扑结构的前提下,该文提出了一种可以提高电压传输比的双级矩阵变换器调制策略。该调制策略将双级矩阵变换器分为两级控制：整流级采用常规电流空间矢量合成法;逆变级根据电压传输比的不同要求将电压空间矢量调制区域分为线性调制区和过调制区。根据过调制程度要求的不同,又将过调制区域分为过调制区域Ⅰ和过调制区域Ⅱ,各个区域分别采用不同的调制模式控制逆变级的输出。论文从理论上分析了过调制策略的原理。仿真和实验结果表明, 双级矩阵变换器过调制时输出电压基波可以精确控制,谐波畸变率比较小,输入输出电流波形质量好。