概率密度函数对双随机PWM变换器EMI特性影响研究

电力电子系统中,双随机调制技术能够有效地抑制和减小传导电磁干扰(EMI),而不需增加额外耗费。通过对随机调制开关函数中引入不同的随机分布规律,分析了功率变换器输入电流的谱估计,结果表明应用随机调制技术时,不同的随机分布规律对电力电子系统的EMI特性影响不大;变换器在应用双随机PWM技术时,选择简单的均匀分布规律,可以减少控制系统资源的耗费,通过随机程度参数的调节可以方便地使电力电子系统获得更好的电磁兼容性。     

双随机PWM在DC-DC变换器中的实现及性能分析

随机调制技术因其能够减少噪音,驱散谐波能量而使之具有更宽的带宽,减小常规的PWM调制中快速开关运行产生的干扰。这种方法不需要改变电力电子系统拓扑结构,也不增加系统额外耗费和体积,是解决PWM型电力电子系统中形成的传导电磁干扰问题的有效方法之一。特别是双随机调制技术具有更好的减少离散谱峰值的作用。文中分析了双随机调制技术的原理,并将TMS320F2812DSP实现的双随机PWM信号应用于实际的DC-DCboost变换器。研究结果表明,双随机调制技术能够较好地抑制常规调制方式所引起的传导EMI,比任何一种单随机调制具有更好地削减峰值和遣散功率谱的效果,从而有利于改善电力电子系统的电磁兼容性(EMC)而不影响功率变换器的输出特性;同时也证明了双随机PWM技术的工业应用是可行的。     

双随机调制技术在有源功率因数预调节器中的应用研究

高频脉宽调制(PWM)整流技术能够减少单相AC—DC整流装置输入端的谐波电流、提高功率因数,但引起了集中在开关频率及其倍频谐波频谱的离散能量分布特性。随机调制技术能够改善电力电子系统电磁兼容性。针对有源功率因数预调节器高频PWM的开关特性,引入双随机调制技术,完成了该系统的性能仿真研究及其Welch谱估计分析。结果表明,双随机调制技术在保证功率因数预调节器具有较高功率因数的情况下,还减小了该高频整流器对供电系统的干扰,改善了其电磁兼容特性。     

基于马尔可夫链的双随机PWM技术研究

开关功率变换器中应用双随机调制技术能有效地减小传导EMI,改善系统电磁兼容性,但引起了变换器输出电压脉动增加,精度降低.本文构建了两个独立的马尔可夫(Markov)状态转移概率矩阵,并将其引入到双随机调制技术中,建立了基于Markov链的双随机调制DC/DC变换器系统仿真功能模块.由系统仿真提供的结果表明,双随机调制方式中引入马尔可夫链,在不影响连续功率频谱特性的前提下,能有效地改善变换器的输出电压精度.     

两种随机PWM调制技术的比较研究

PWM调制技术已广泛应用于电力电子技术中,但PWM调制信号含有大量的高次谐波,成为产生EMI的主要原因之一。开关功率变换器中应用随机PWM调制技术能有效地减小传导EMI,改善系统电磁兼容性。常用的随机PWM调制技术有随机周期调制和随机脉冲位置调制,通过对两种方法的分析与实验,结果表明随机周期调制技术具有相对更好地减小EMI的作用。     

混沌调制技术降低Buck型变换器电磁干扰水平研究

随机开关调制技术可以降低开关模式电源电磁干扰 (EMI)水平。混沌信号具有内在的随机性。本文将著名“蔡氏电路”产生的混沌信号经处理后 ,用于Buck型变换器开关的调制控制 ,使其工作在基于混沌的随机模式。通过对四种调制模式下变换器输入电流与周期PWM模式下输入电流频谱的分析比较表明 ,混沌调制技术在扩展频谱方面有良好的效果 ,可以用于降低开关模式电源的电磁干扰水平 ,改善电磁兼容性 (EMC)。     

随机脉宽调制技术的再认识

梳理了随机脉宽调制技术的发展脉络。阐明了伴随着电力电子技术的发展,随机脉宽调制技术历经从随机开关脉宽调制、随机开关位置脉宽调制和随机载波脉宽调制三种单随机脉宽调制的输出谐波特性研究,逐步扩展到将普通脉宽调制技术与随机脉宽调制技术相结合的双随机脉宽调制技术。侧重点也由单纯追求抑制电磁噪声和机械振动效果,到输出谐波频谱、功率谱等频域特性的理论分析。总结了随机脉宽调制的基本实现方法和原理,指出未来研究趋势,为随机脉宽调制技术的发展提供参考。     

电能变换领域中随机脉宽调制技术研究概况及展望

相较于传统的脉宽调制技术,随机脉宽调制具备有效的谐波频谱分散能力,从而实现机电负载噪声的削弱。随机脉宽调制技术包括起步的随机开关调制、后续的随机脉冲位置与随机开关频率等3个基本方法。随着电力电子技术的整体发展,随机脉宽调制已从传统的载波调制逐渐拓展到空间矢量调制之中,应用范围日趋广泛,谐波频谱分散与功率谱峰值抑制的效果不断提升。同时,新的优化方案不断被提出,对谐波频谱及功率谱的分散效果亦在不断提高。梳理了随机脉宽调制的研究历程,总结了数种典型的随机脉宽调制的基本原理,并对未来随机脉宽调制的研究方向作出展望,为随机脉宽调制技术的深入研究提供参考。     

基于三状态马尔柯夫链的随机周期调制PWM技术研究

应用PWM调制技术的电力电子功率变换器中的全控型器件工作在很高的开关频率状态下，高速的开关动作会产生很高的dv/dt、di/dt，导致严重的电磁干扰。随机调制技术是一种直接控制干扰源，减小系统传导EMI、改善系统电磁兼容性的有效方法，但随机调制技术的应用会引起变换器输出电压纹波峰-峰值增加和精度降低。该文将一个优化了的三状态Markov链引入到随机周期调制技术中，通过对其原理的分析和对Boost变换器的系统仿真和实验分析，结果均表明，在随机调制技术中引入这种Markov链，同样可以降低系统产生的EMI，使功率频谱特性连续分布，在保证随机调制技术优点的同时，能够有效地降低功率变换器输出电压纹波峰-峰值，提高其电压输出精度。     

基于三状态马尔柯夫链的随机周期调制PWM技术研究

应用PWM调制技术的电力电子功率变换器中的全控型器件工作在很高的开关频率状态下，高速的开关动作会产生很高的dv/dt、di/dt，导致严重的电磁干扰。随机调制技术是一种直接控制干扰源，减小系统传导EMI、改善系统电磁兼容性的有效方法，但随机调制技术的应用会引起变换器输出电压纹波峰-峰值增加和精度降低。该文将一个优化了的三状态Markov链引入到随机周期调制技术中，通过对其原理的分析和对Boost变换器的系统仿真和实验分析，结果均表明，在随机调制技术中引入这种Markov链，同样可以降低系统产生的EMI，使功率频谱特性连续分布，在保证随机调制技术优点的同时，能够有效地降低功率变换器输出电压纹波峰-峰值，提高其电压输出精度。     

采用载波移相技术的模块化多电平换流器电容电压平衡控制

模块化多电半换流器（modularmultilevelconveer,MMC）是应用于电压源换流器直流输电（voltagesourceconverter-highvoltageDC,VSC．rrvoc）的新型多电平换流器拓扑。该文介绍了MMC的拓扑结构及相应的工作原理。针对该新型换流器拓扑的特点及其在高压直流输电领域中的应用,提出一种新颖的适用于模块化多电平换流器的载波移相调制策略（carrierphase．shiftedSPWM,CPS．SPWM）。与其他调制策略相比,该策略动态调节能力强,且使MMC在较低开关频率的同时,亦具有良好的谐波特性。换流器中子模块的电容电压平衡问题,是MMC亟待解决的难点之一。该文根据子模块能量均分和电压均衡两种原则,结合换流器拓扑结构特点和调制策略,提出一种子模块电容电压平衡控制策略,有效确保各子模块电容电压处于相同的动态变化范围。仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

Z源AC/AC变换器的谐波消除PWM技术

为保证敏感负载的高品质电能供应,提出一种应用于Z源AC/AC变换器的谐波抑制PWM技术.基于变换器的工作原理,分析和推导谐波抑制调制函数的解析式,给出控制方案.通过开环方式,对变换器的输出开关占空比进行实时调节.与已有的恒定占空比控制相比,实现对交流输入电压中各次谐波的有效抑制,并且不要求分别计算各谐波分量,简化了控制...     

阶梯波合成技术级联多电平变换器功率均衡策略

本文研究了采用阶梯波合成策略级联型多电平变换器功率均衡问题。指出该变换器功率不均衡时会导致变换器输出电压谐波含量增加。为实现变换器功率均衡，本文提出了两种功率均衡策略，有功功率均衡法和循环脉冲功率均衡法。详细分析了两种均衡策略的特点，并指出其适用场合，通过仿真和实验验证了分析结果的正确性。     

Influence of the modulation method on the conduction and switchinglosses of a PWM converter system

The authors explore the dependency of the conduction losses of a bridge leg of a pulsewidth modulation (PWM) power converter system with a high pulse rate on the shape of the phase modulation functions. This is done for modulation methods that are optimized with respect to minimum harmonic current RMS values. The results are compared to the results gained for simple sinusoidal modulation. Besides conduction losses, the switching losses of the electric valves are calculated. The main topic is the determination of those power loss components of a PWM converter system that can be (besides the harmonic losses) influenced by the modulation method selected. As the calculations show, these modulation methods allow a significant increase of the effective switching frequency. The optimal modulation as calculated leads to a reduction of the harmonic power loss in the upper modulation region. Furthermore, due to the frequency modulation the spectrum is spread out to a wider frequency band as compared to operation with constant pulse frequency     

级联型多电平逆变器的功率均衡控制策略

该文针对级联型多电平逆变器的几种调制方法，包括阶梯波调制法、特定谐波消除脉宽调制法和载波空间排列SPWM法，提出了一种新的功率均衡控制策略。该策略利用级联型多电平逆变器相电压冗余的特点，通过以1/4输出周期为单位互换各个H桥单元的输出电压波形，实现了各个H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。与现有的功率均衡策略相比，新的策略可以在一个输出周期内达到功率均衡，并具有控制简单，H桥单元功率波动小的优点，同时满足对效率和波形的要求。该文以三单元七电平级联型逆变器为例，对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证。     

一种新型低谐波变频装置的开发与应用

为了解决通用交流-直流-交流电压型低压变频器输入电流谐波含量较高的问题,开发了一种新型变频装置。该装置整流部分采用可控正弦脉冲宽度调制(sine pulse width modulation,SPWM)整流器,经可控整流桥的控制,使输入电流近似为正弦波;硬件采用单片机微控制器和绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)驱动电路;软件上采用电流电压反馈控制方案,将电动机制动能量回馈给电网。实际应用表明,该装置具有谐波电流小、功率因数高、节能效果比较显著的特点。     

同步发电机-电力电子变压器组的最优协调控制

电力电子变压器(PET)是一种通过电力电子变换实现电力系统电压变换和能量传递的新型变压器.文章研究了电力系统中发电机-PET组的协调控制问题,首先建立了由发电机-PET组构成的电力系统数学模型,然后应用最优控制理论,提出了一种发电机-PET组的最优协调控制器.该控制器中的控制量分别为发电机励磁电压、PET一次侧和二次侧的电压源变换器中的脉宽调制的调制度和相角,反馈量则为发电机的功角、角速度、机端电压以及PET的直流环节电压.仿真结果表明,与由常规发变组构成的系统相比,该最优协调控制器有效地提高了扰动条件下的系统阻尼,同时改善了系统的电压特性.     

Optimal control schemes for SSSC for dynamic series compensation

This paper presents two novel control schemes for static synchronous series compensator (SSSC) for dynamic series compensation and voltage regulation. The SSSC model comprises a harmonic neutralized multilevel 48 pulse voltage source converter. This paper investigates two novel control schemes for optimal series compensation, which are indirect control (constant reactance control) and direct control (constant voltage control) using pulse width modulation (PWM) switching techniques. The proposed model of SSSC within the power system is performed in Matlab/Simulink using the power system blockset. The performance of the SSSC schemes connected to the 230 kV grid is evaluated in both capacitive and inductive modes of operation under load excursions. The operation of the proposed controllers is also tested in a weak power in order to compare their performance for securing SSSC stability in response to system contingencies.     

风电变流器改进型断续脉宽调制策略

大功率风力发电变流器中,存在开关损耗和电流总谐波失真THD(total harmonic distortion)难以均衡的矛盾。如何优化调制方式,以提高系统效率,减小电流谐波,是大功率风电变流系统的核心技术之一。针对风电变流器宽频率、宽电压运行范围的特点,分析直驱风电变流器采用断续脉宽调制策略下的损耗和谐波性能,发现不同工况下主要关注指标不同,轻载时电能质量恶劣、开关损耗低,而重载时开关损耗严重、电能质量好;但是常用调制方式很难兼顾。为解决该问题,提出一种适用于永磁同步机直驱风电变流器的新型断续脉宽调制策略,该调制策略对开关损耗和THD的优化特性随变流器工作范围变化,实现不同工况下主要关注指标的优化。最后通过实验平台验证了该方案在重载时减小开关损耗,在轻载时降低电流谐波的有效性。     

一种新型的电流源型变流器PWM控制策略及其在超导磁储能装置中的应用

超导磁储磁能(SMES)装置的超导磁体通过变流器与电网连接,为了减小装置向系统注入的谐波电流,各种改进的脉宽调制(PWM)技术被用于变流器的控制。该文分别用正弦波和三角波作为调制和载波信号,提出一种可用于电流源型变流器的实时电流控制的新型PWM开关策略,并在此基础上研究了能够按照系统要求对电流源型SMES独立地进行有功和无功功率四象限调节的实时功率控制方法。仿真结果表明,该开关策略不仅能够快速改变变流器交流侧电流的幅值和相位,有效降低变流器交流侧电流中的谐波含量,而且能够提高SMES装置的功率响应特性。同时该方法还具有控制策略简单,工程实现容易的特点。