二极管钳位多电平空间矢量与载波调制策略统一理论研究EI北大核心CSCD

多电平变换器脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制方法主要有正弦载波PWM法(sinusoidal carrier-based modulation,SPWM)和空间矢量脉宽调制法(space vector pulse width modulation,SVPWM),这两种调制策略存在一定的本质关系,在两电平或三电平中,对于两种调制算法的内在联系已有许多论述,但对于更高电平的SVPWM调制中,一般由于多电平冗余电压矢量过多,调制序列较复杂,文献中对SPWM与SVPWM的统一理论研究存在一定的不足。该文针对这一问题,深入研究多电平SVPWM调制序列与SPWM的统一,通过在SPWM调制波中叠加零序分量得到与SVPWM完全吻合的序列,最终推导出n电平含任意段数的SVPWM序列与SPWM的统一。     

有源中点钳位多电平逆变器空间矢量调制与三角载波调制统一理论

目前有源中点钳位多电平逆变器(ANPC)中三角载波正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)之间的统一理论尚缺乏系统的分析和研究。在仔细分析其拓扑结构以及开关序列后,针对其相电压冗余开关状态众多的特点,提出一种全新的调制波分解策略。该方法避免了传统调制波分解策略无法确定相电压冗余状态及开关序列的弊端,同时物理意义明确,可以被应用于级联H桥等其他具有众多相电压冗余状态拓扑的统一理论研究。通过给三相正弦调制波注入零序分量,并根据开关管的自由度进行子调制波分解,经SPWM后的信号直接用来触发开关管的开断,从而得到唯一确定的开关序列,且和SVPWM有相同的控制效果。将该理论推广到n电平下任意段数输出,实验验证了该理论的正确性。     

三电平SVPWM与双调制波载波PWM的等效研究

三电平SVPWM具有直压利用率高、THD小等优点,但实现较复杂,通过注入特定的零序分量可使载波PWM与8段以下的SVPWM开关序列等效。本文针对单调制波载波PWM不能与8段以上的SVPWM开关调制序列等效的问题,引入了双调制波PWM法,并在此理论的基础上深入分析了开关调制序列大于8段时三电平SVPWM与双调制波载波PWM的等效关系。经过严格的推导,得出了参考矢量位于不同扇区的不同小区域时,6个子调制波与三相原调制波、直流电压的对应关系。实验验证了上述结论的正确性。     

级联H桥多电平逆变器空间矢量调制与三角载波调制统一理论

三角载波PWM(TCPWM)法和空间矢量PWM(SVPWM)法是级联H桥多电平逆变器主要的PWM调制方法。这两种调制方法存在一定的本质关系,但目前还没有很好地解决关于这两种方法的统一理论。针对这一问题,深入研究了多电平SVPWM序列与TCPWM的统一,通过在TCPWM调制波中叠加零序分量得到与SVPWM完全吻合的序列,最终推导出n电平含任意段数的SVPWM序列与TCPWM的统一,最后通过实验验证了该统一理论的正确性。     

三电平NPC变流器SVPWM策略与SPWM策略的等效关系研究

调制策略是三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器的关键技术之一。三电平查表法空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略实现复杂,为此,基于三电平正弦波脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略与SVPWM策略的基本原理,提出了2种三电平SVPWM策略的快速等效实现方案,即调制波等效方案和导通时间等效方案。调制波等效方案研究三电平SVPWM策略的等效调制波,而导通时间等效方案则通过三电平SPWM策略作用下各开关管导通时间计算三电平SVPWM策略对应各开关管导通时间,研究结果验证了三电平SVPWM策略2种等效方案的理论一致性。仿真和实验表明所提2种三电平SVPWM策略的快速等效方案具有实现简单、计算时间少,结果更精确的特点。     

基于载波SPWM与SVPWM混合控制的三电平逆变器中点电位平衡策略

针对空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)在功率因数较低的情况下,失去对钳位型三电平逆变器直流母线中点电位的控制效果的问题。通过研究载波正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)与SVPWM的本质联系,将从SVPWM调制原理出发,推导出控制中点电位所需的零序分量,构造相应的调制波,通过载波SPWM法抑制中点电位波动,从而提出一种基于载波SPWM与SVPWM混合控制的中点电位平衡策略。最后仿真结果验证了这种混合控制策略可以有效地抑制中点电位漂移。     

飞跨电容型多电平逆变器空间矢量与载波脉宽调制统一理论研究

目前对于飞跨电容型多电平逆变器下载波脉宽调制(carrier-based pulse width modulation,CBPWM)和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)之间的统一理论尚缺乏系统的分析和研究。该文针对飞跨电容型逆变器众多的冗余状态,对其输出序列中各开关序列及其作用时间做了详尽的分析,并在此基础上提出了一种新颖的调制波分解方法,该法可以在调制的半个周期中自由分配冗余状态的作用时间,以满足不同的输出需求。以三电平和五电平逆变器为例,通过此法向CBPWM调制波注入零序电压再行分解调制,可以得到与SVPWM一致的调制序列,达到利用简单易行的CBPWM来实现复杂的SVPWM输出的优势,并将该统一理论推广到n电平下任意段数,仿真和实验表明了该理论的正确性。     

基于零序电压注入与调制波分解的三电平脉宽调制策略

对三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)与零序电压注入正弦脉宽调制(SPWM)进行了对比分析,以线电压坐标系空间矢量图和开关周期窗口移动图解释了两种调制方式在占空比和矢量序列上的关系。从零序注入SPWM与SVPWM的内在联系出发,本文探讨了基于零序分量注入与调制波分解的三电平脉宽调制策略。该调制策略无需SVPWM复杂的矢量分解,即可实现最小开关损耗、最优波形质量抑或是中点平衡等任一控制目标,并可在多控制目标间转换,具有极高的灵活性,实现简单,可大大降低编程难度与程序运行时间。     

新型三电平变流器中点电压控制策略及其可控区域

针对三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器中点电压波动问题,分析了三电平变流器基本工作原理,提出了一种适用于任意调制策略的三电平变流器中点电压平衡策略。该策略以输出线电压满足要求为控制目标,根据中点电压的波动情况实时修正调制策略的输出开关状态。鉴于单开关周期完全可控区域的重要意义,本文分别分析了调制策略为正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略时新型中点电压平衡策略的单开关周期完全可控区域。理论分析和仿真结果表明,新型中点电压平衡策略具有普遍适用、实现简单的优点,其单开关周期完全可控区域受调制策略、调制度、运行时间和功率因数的影响。     

容错三相四开关逆变器控制策略

三相四开关逆变器作为传统六开关逆变器的容错拓扑得到了广泛重视,然而其控制性能低于六开关逆变器。在深入分析四开关逆变器运行原理的基础上,研究四开关逆变器的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,揭示四开关SVPWM控制的本质是以2路相位相差60°电角度的正弦波为隐含调制函数的正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制。为减少器件的开关次数,提出四开关SVPWM的"七段式"实现方式。指出四开关SVPWM最大线性调制比只有六开关时的一半,为提高直流电源电压的利用率,提出基于补偿电压矢量的四开关逆变器SVPWM过调制方法。仿真和实验结果证明了所提算法的正确性和有效性。     

一种间接三电平电流源PWM变换器策略的设计与研究

与基于载波的正弦脉宽调制(SPWM)相比,空间矢量脉宽调制(SVPWM)因其较高的电流(电压)利用率,在电压源变换器(VSC)中获得了广泛应用,而在电流源变换器(CSC)中,SVPWM技术较难实现。为了在CSC中使SVPWM技术的实现更加容易,提出了一种间接PWM调制方法,该方法通过将双逻辑信号转换为三逻辑电平信号,从三相VSC的调制策略中得到三相CSC的调制策略,提出了一种七段调制方法。通过仿真结果验证表明,间接PWM调制方法具有易于实现、交流侧电流谐波小、直流侧电流脉动小等优点。     

基于电流无差拍控制的PWM整流器

给出了三相电压型PWM整流器(VSR)的拓扑结构和数学模型,基于三相VSR在两相同步旋转坐标系下的离散数学模型,提出了对网侧电流实施无差拍控制的方法,并通过SVPWM方法进行调制,以TMS320F2812为核心,对三相VSR进行闭环控制.介绍了系统的硬件和软件设计,实现了三相VSR的全数字控制.实验结果证实了该方法的正...     

变频器参数及调制方式对共模电压的影响

PWM变频器被广泛应用于在电机驱动系统中,但其输出电压中的共模电压会产生许多负面效应,因此确定影响共模电压的各种因素对提出有效的共模电压抑制策略有重要的意义。采用解析、仿真和实验验证的方法围绕变频器参数和调制方式对共模电压的影响展开研究,研究结果表明:变频器参数中直流母线电压利用率增大时共模电压减小;载波比变化时共模电压基本不变;死区时间增加时共模电压增大;不同调制方式SPWM和SVPWM在相同直流母线电压利用率下的共模电压大小相近。进一步讨论了在VVVF控制调速时直流母线利用率和载波比同时变化时共模电压的变化规律,实验表明低速时共模电压更大,应当重视电机低速时共模电压产生的危害。     

基于SVPWM控制技术的三相电压型整流器及其应用

传统整流方式常采用相控整流或不控整流方式.相控整流方式存在动态响应慢、深控下网侧功率因数低等缺点.不控整流方式也存在整流器从电网吸取畸变的电流,造成电网的谐波污染,直流侧能量无法回馈电网等缺点.三相电压型PWM整流器可以克服相控和不控整流的缺点,具有高功率因数、低电流谐波、电能可逆、动态响应快等优点.介绍了空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的控制原理及实现步骤.探讨了三相电压型脉宽调制整流器的应用范围.     

三相逆变器统一空间矢量PWM实现方法

通过分析空间矢量脉宽调制(SVPWM)和载波PWM方法之间的内在关系,建立了包含各种连续和不连续SVPWM及SPWM方法的显性调制函数表达式,从而提出了基于载波的统一SVPWM实现方法.并且,在此基础上提出了一种三相逆变器统一SVPWM快速算法.该算法直接利用三相参考电压瞬时值计算PWM信号的开关状态切换时间,不需进行坐标变换、三角函数运算、扇区判断和有效矢量作用时间的计算等,因此更易于各种SVPWM方法的数字化实现.最后,对三相逆变器在SPWM和各种SVPWM控制方式下的输出电压谐波特性进行了对比分析.仿真和实验结果表明本文提出的三相逆变器统一空间矢量PWM实现方法是可行的和有效的.     

空间矢量脉宽调制过调制技术研究

在高性能的电机驱动系统中,重要的是在一定的条件下常为获得最大的输出转矩和直流电压利用率,来扩大弱磁范围.研究了空间矢量脉宽调制的一种过调制方法,通过实验证明了适当的过调制是可行的.     

三相升-降压PWM整流器Fuzzy-PI控制算法

针对直流电机控制等应用领域对大范围连续平滑可调直流电压的需求,分析了现有升-降压整流系统的不足,基于三相电压型升-降压PWM整流器的工作原理,按照有效降低开关损耗、控制简单、易于工程实现等原则,用拓展零矢量对传统SVPWM控制策略进行改进,建立了相应的数学模型,进行了相应的数学分析,设计了自适应模糊控制和PI控制相结合的双模控制方案,并通过Matlab7.11环境下的离散化模型仿真,将新控制算法与已有控制算法比较,证明了新控制算法的良好效果。     

PWM整流器两种空间矢量控制策略的比较研究

分析了三相电压型PWM整流器的原理、拓扑结构以及在abc、αβ和dq坐标系下的数学模型,并在此基础上重点研究了PWM整流器在同步旋转dq坐标系下基于电压定向的空间矢量控制策略和基于虚拟电网磁链定向无电压传感器的矢量控制策略.最后运用Matlab中的Simulink工具箱构建了三相电压型PWM整流器的仿真平台,对PWM整流器两种控制策略进行了仿真,并做了相关的比较研究.     

基于载波的空间矢量脉宽调制方法分析

介绍了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,将SVPWM和规则采样PWM进行了对比分析,给出了两种不同形式的SVPWM调制函数表达式,并证明了二者的等效性。特别是将零矢量分配方式与各种SVPWM连续调制和不连续调制之间的关系统一于一个调制函数表达式中,从而揭示出SVPWM实质上是一种零序分量注入式载波PWM。由此提出了基于载波的SVPWM实现方法,且在Matlab/Simulink环境下通过仿真分析验证了该法的正确性和有效性。