级联型多电平逆变器的优化脉冲宽度调制控制策略

基于传统分析消谐波脉冲宽度调制PWM法（Subharmonic PWM,SHP-WM）,提出了一种适用于三相级联多电平逆变器的改进型调制方法,即载波重叠开关频率优化PWM法（CO-SFO-PWM）。新型PWM方法兼具载波重叠法和开关频率优化法的优点,可以增大输出线电压的基波幅值,提高直流电源电压利用率,改善输出线电压谐波性能,特别是在低调制下可明显减少输出线电压畸变率。以三相级联型7电平逆变器为例,通过Matlab进行仿真验证,有效地验证了CO-SFO-PWM调制方法的正确性。     

单相五电平逆变器的多载波PWM方法分析

针对单相五电平级联逆变器,对不同的多载波PWM方法进行分析。采用载波移相(PS)PWM方式时,其输出波形中含有幅值较大的高次谐波,而载波垂直分布(CD)PWM方式不存在这些问题,但是CDPWM调制方式的低次谐波比较大。与CDPWM调制方式相比,采用PSPWM调制方式所产生的低次谐波分量非常小。结合2种PWM调制方式各自的优点,提出一种混合多载波PWM方法。通过对典型的五电平PWM单相逆变电路的Matlab仿真计算,证明了混合多载波PWM法输出波形中的高次谐波含量小,低次谐波分量介于PSPWM调制方式和CDPWM调制方式之间,总的谐波畸变率最小。因此,对于单相的五电平逆变器而言,混合调制方式为最优。     

多载波水平移相PWM调制策略的谐波分析

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。基于双边傅立叶变换,提出了一种多载波水平移相调制策略谐波分析方法,得出了输出电压谐波的解析表达式,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。在此基础上,以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与载波水平移相相结合的PWM（Pulse Width Modulation）调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,概括出采用模块化的多电平拓扑结构谐波消除的一般原则。最后,以DSP与CPLD为基础,搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

4种三电平载波调制策略对比研究

分析了4种三电平调制策略:载波同相层叠策略(PD-PWM),载波反相层叠策略(POD-PWM),载波同相交叠策略(COPWM-A)和载波反相交叠策略(COPWM-B)的基本原理,并从中点电压波动、输出相电压基波幅值及总谐波失真(THD)特性3方面对4种策略进行了对比研究。得到2个结论:1)4种策略中,载波交叠策略引起的中点电压波动小,输出电压基波幅值大,但含有低次谐波多,THD较大;2)载波反相调制策略(POD-PWM和COPWM-B)比载波同相调制策略(PD-PWM和COPWM-A)相电压THD特性好,但线电压THD特性差。实验结果验证了分析的正确性。     

基于载波的三电平逆变器PWM调制策略研究

研究和分析了用于三电平逆变器不同的多载波PWM调制策略。通过对逆变器输出电压的谐波分析,对不同调制方法的谐波特性进行了比较,得出了在不同调制策略下,各自调制策略的谐波特性,调制度与谐波总含量之间的关系。仿真及实验结果对所得出的结论进行了验证。     

基于DSP单相PWM控制的五电平逆变器

多电平逆变器以其输出谐波小,功率容量大,电磁兼容性好等特性而倍受重视.提出了单相五电平逆变器拓扑结构和控制策略,利用DSP TMS320LF2407的硬件资源,实现了SPWM规则采样,采用三角载波POD消谐波PWM调制策略得到五电平脉冲输出波形.结果证明,基于DSP单相PWM控制的五电平逆变器有效减少了谐波含量,改善了输出波形的动态性能和稳态性能,提高了输出电能质量.     

基于锯齿载波的最少开关次数调制波的PWM数学分析

文章分析了最少开关次数调制波的输出线电压波形,并根据三相逆变器实现软开关PWM动作需要,用双重傅里叶级数展开法解析了基于锯齿载波的最少开关次数调制波的PWM频谱特性。分析结果指出,该调制波虽是个不对称波,且含有直流分量,但其实质还是在正弦波基础上叠加了零序谐波分量和一个直流分量。这些零序谐波分量和直流分量在三相逆变器中相互抵消,其输出线电压还是正弦波。正是这种畸形波的调制作用,使得逆变器直流母线电压利用率得以提高,且正负序谐波幅值相差较小,能有效减小谐波损耗,提高波形质量,抑制谐波转矩脉动。通过与SAPWM比较后指出,最少开关次数调制波PWM只能使用单极性调制,其有效开关次数是后者的一半,电流波形质量不如后者。     

单相三电平逆变器移相控制技术研究

为了对单相三电平逆变器的输出电压进行调节,在多载波层叠调制策略的基础上,引入调制波移相控制技术,即逆变器两个桥臂采用相同的载波,而两个调制波则具有一定的相位差。同时针对移相调压过程中出现的输出线电压电平变化问题,进行了详细的理论分析和公式推导,得出了输出线电压电平变化的临界相位差。最后给出了实验结果,验证了理论分析的正确性和可行性。     

多载波水平调制策略的谐波分析及数字化实现

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与多载波水平移相式PWM调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。最后,以DSP与CPLD为基础,提出了一种水平移相式SPWM调制策略数字化实现方式,并搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

电容钳位多电平逆变器的新型相移空间矢量控制

针对电容钳位多电平逆变器传统载波相移PWM方法的线电压谐波高、电容电压不易稳定控制、电压利用率较低等问题,提出了一种新型相移空间矢量调制(PS-SVPWM)策略。将传统PS-SVPWM引入到多电平电容钳位逆变器中,虽然提高了电压利用率,平衡了电容电压,但不能有效降低线电压谐波;对空间矢量调制中的三角载波进行改进,提出了新型PS-SVPWM策略。该方法在具备以上优点的基础上,有效降低了线电压谐波。以三电平电容钳位逆变器为例,详细阐述了新型相移空间矢量控制策略的调制原理,对于多电平电容钳位型逆变器,只需分层调制,省去大量的扇区划分和数学计算。以电容钳位三电平和五电平逆变器为例进行仿真验证,结果证明了该调制策略的正确性和有效性。     

用概率密度函数近似计算谐波发射水平

由于谐波的时变特性,许多国际建议和标准提出以谐波每天测量值的95%不超过概率值作为一种评估标准。为得到公共点的谐波发射水平,使用了3种近似求取概率密度函数的经典方法(Gram-Charlier和Edgeworth变换,皮尔逊变换,约翰逊变换),在详细介绍了这3种变换后用它们计算某电网内110kV节点处所测电弧炉数据,得到的95%不超过概率值与实测数据对比得出,皮尔逊变换的误差最小。由于皮尔逊变换只需要简单的1～3阶矩就可以得到较准确的95%不超过概率值,故可以在工程应用中使用。     

Fourier Transform-Based Modified Phasor Estimation Method Immune to the Effect of the DC Offsets

This paper proposes a Fourier transform-based modified phasor estimation method to eliminate the adverse influence of the exponentially decaying dc offsets when discrete Fourier transform (DFT) is used to calculate the phasor of the fundamental frequency component in a relaying signal. By subtracting the result of odd-sample-set DFT from the result of even-sample-set DFT, the information of dc offsets can be obtained. Two dc offsets in a secondary relaying signal are treated as one dc offset which is piecewise approximated in one cycle data window. The effect of the dc offsets can be eliminated by the approximated dc offset. The performance of the proposed algorithm is evaluated by using computer-simulated signals and Electromagnetic Transients Program-generated signals. The algorithm is also tested on a hardware board with TMS320C32 microprocessor. The evaluation results indicate that the proposed algorithm can estimate the accurate phasor of the fundamental frequency component regardless of not only the primary decaying dc offset but also the secondary decaying dc offset caused by CT circuit itself including its burden.      

基于三谱线插值FFT的电力谐波分析算法

快速傅里叶变换在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下存在较大的误差,无法得到准确的谐波参数。为此,文章提出一种改进的加窗插值傅里叶变换算法进行电力谐波检测。该算法通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用谐波频点附近的3根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波的幅值、频率及相位。推导的三谱线插值修正算法能够进一步提高谐波分析的准确性。基于该算法,通过多项式拟合的方式,得出了一些典型窗函数的谐波分析实用修正公式。通过仿真,验证了相比目前常用的双谱线插值修正算法,该算法在加相同窗函数情况下具有更高的计算准确度,从而验证了该算法的有效与实用。     

不同傅氏算法对衰减分量的抑制性能分析

能否滤除衰减的直流分量是衡量保护算法抗干扰能力的重要特征。在对傅里叶算法及其改进算法分析的基础上,通过大量的仿真计算并在TMS320C32上进行了对比实验,对不同算法滤除谐波和衰减直流分量的能力进行了分析和比较,最后给出了结论。     

双重化电流源变频器网侧谐波电流分析及抑制

以大容量双重化电流源型变频器为研究对象,基于波形、相位及幅值分析,阐明谐波电流产生机理。基于傅里叶级数展开计算,得出各次特征谐波及其有效值,探讨了谐波治理的方法,运行时的实测波形和数据证明了分析和计算的正确性。     

基于布莱克曼窗的双窗全相位傅里叶谐波分析

为了提高谐波和间谐波的参数估计精度,本文提出了基于布莱克曼窗的双窗全相位傅里叶新算法。该方法首先将输入数据分为N段,每段数据加两次布莱克曼窗,然后对新形成的N点数据分段进行傅里叶变换;进而,利用全相位傅里叶和传统傅里叶的谱分析结果,对全相位谱分析结果进一步校正,从而得到精度更高的谐波及间谐波估计结果。相比于其他如加汉宁窗的方法,本文提出的新方法有更高的信号参数估计精度。因不受谐波及间谐波频率范围的影响,本文方法可以应用于同步相量测量设备中,实现对于所有谐波的准确检测。仿真结果验证了本文方法的有效性。     

小波变换在电力系统谐波检测方面的应用

针对傅里叶变换的谐波检测方法无法同时实现时-频变域分析这一缺点,提出了小波变换这一新方法对谐波进行分析。通过小波变换对电力系统中的谐波电流进行分解,得到信号的基波分量和高次谐波分量。针对电力系统中的突变信号,提出了基于小波变换的模极大值的奇异性检测方法,通过小波变换模的极值点在多尺度上的综合表现,来表示信号的突变特征,并通过仿真实例验证该算法的有效性。     

新型电力网络仪表的谐波测量方法与实现

研制高性能电力参数监测设备已成为市场的迫切需要。文中介绍了一种新型数字式电力监测网络仪表的设计方法。采用快速傅里叶变换(FFT)的基-2算法,通过傅里叶分解对畸变波形的各种分量进行分析,将采样取得的N个离散信号通过离散傅里叶变换得到各次谐波分量的频谱,目的是为了计算出电流电压有效值及其相应的总谐波畸变率,并且可以测量出功率、功率因数等各种电力参数,通过CAN现场总线实现对电网电能质量的远程自动监测。该方法采用数字信号处理器(DSP)在PMM 2000数字式电力监测网络仪表中得以实现,电流电压的测量精度为0.2%,其它电力参数的测量精度为0.5%。     

富立叶算法的圆图分析法

在数字式继电保护中应用最多的是富氏算法。在应用代数方法分析富氏算法的频率响应、计算基波或谐波的相量或考虑非周期分量的影响时,计算量大且物理概念不清。特别是分析变窗口的小矢量算法时其物理过程更不清楚。本语提出的圆图分析法可作为离散型富氏变换（ＤＦＴ）与快速富氏变换（ＦＦＴ）之间的一个实用分析工具,且分析简明扼要。它能形象地描述富氏算法的整个过程,使得富立叶变换的物理概念比较清晰。与代数方法相比较,     

最小开关损耗空间矢量调制的谐波分析

最小开关损耗空间矢量调制是目前应用广泛的开关调制策略。文中将常见的几种最小开关损耗空间矢量调制方法的调制波显化，并对其谐波进行了定性分析。根据相电压调制函数，通过双重傅里叶变换，得到了最小开关损耗空间矢量调制的频域数学模型，并由此对其谐波特性进行了定量的数学分析，得到了一些结论。这些结论对进一步研究最小开关损耗空间矢量调制技术的输入输出关系、传输带宽有重要的意义。仿真和实验验证了理论分析的正确性。