逆变器死区非线性分析与在线补偿

在伺服控制系统中,受逆变器死区效应的影响,输出电流存在畸变,使得系统性能降低.针对此问题,在分析了死区非线性误差的基础上,提出了一种在线死区补偿方法,利用相邻两个采样周期死区幅值变化缓慢的特点,估计出下一时刻的死区误差电压进行补偿,该方法不依赖电流的极性检测,不需要额外的硬件电路支持,算法简单有效,且能够针对死区的非线性误差补偿.仿真和实验结果表明,该方法能够有效地降低输出电流谐波分量,改善波形的正弦性,相比传统离线补偿方法,具有更好的补偿效果.     

感应电机SVPWM控制技术死区效应补偿新方法

首先从SVPWM逆变器的死区人手,详细分析死区效应的机理及对逆变器输出电压和整个系统的影响,提出死区补偿的重要性;然后针对传统电流反馈型平均误差电压补偿法存在的实时性问题,提出了改进算法：即通过利用当前时刻的已知状态和电机模型预测下一时刻的电流极性,在下一时刻采用平均误差电压补偿法,并结合零电流钳位效应消除方法对感应电机SPVWM逆变器的死区效应进行了补偿;最后在7．5kW感应电机系统中对这种补偿方法进行了仿真验证。     

一种新颖的SVPWM死区补偿方法

三相电压源型逆变器的死区时间效应可能会导致电压损失,电流波形畸变和转矩脉动.为了改善电流波形,减少转矩脉动,详细分析了死区时间对输出电压的影响,并提出了SVPWM死区时间的补偿方法.该方法通过改变传统的180°导通模式为120°加180°轮流导通模式,由于交替使用两种导通方法,死区时间的影响可以减少到零.与传统的SVPWM技术相比,所设计方法实现简单,只需要修改部分软件程序,并通过仿真和实验结果验证了其正确性和算法的可行性.     

一种改善逆变器输出波形的方法

分析了逆变过程中死区形成的原因及对逆变后系统输出电压和输出电流性能的影响,并利用结合空间电压矢量脉冲调制法（SVPWM）原理而提出的十二矢量法对死区效应进行分析。最后在600W小型风力发电系统平台上进行了简单的实验并得到实验结果。结果表明：该方法可以控制死区时间,有效改善逆变器输出电压波形,在风力发电系统逆变器的应用中有较好的效果。     

基于卡尔曼滤波的PMSM 驱动器死区补偿

针对矢量控制永磁同步电机驱动器, 提出了一种基于卡尔曼滤波的在线死区补偿方法.通过 分析功率器件的通态压降及死区对逆变器输出相电压的影响, 给出了死区补偿时间和死区补偿电 压的表达式.采用卡尔曼滤波器在线估计两相旋转坐标系中q 轴扰动电压, 进而计算出死区补偿时 间和三相死区补偿电压, 最后将各相死区补偿电压与参考电压相加对逆变器死区进行补偿.仿真结 果表明:该方法能够较好地消除零电流钳位现象, 有效地降低输出电流的脉动.     

多重化逆变器及其控制方法

为了实现变频器高压输出,克服死区时间对整个系统的影响,利用6个普通三相方波逆变器实现11个方波电压叠加逆变器,并对此逆变电路提出了一种新型的空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制方法.将SVPWM的180°导通型和120°导通型结合起来,采用电压控制外环和电流控制内环的双闭环控制方法对整个系统进行控制.Matlab/simulink仿真结果表明,该方法既可以消除死区时间的影响,又可以提高电源利用率,同时,该多重叠加技术还可以改善电压波形,提高逆变器的输出电压和功率.     

逆变电源的死区优化补偿仿真

针对逆变电源中因死区效应而造成的输出波形畸变、谐波含量升高、电源质量变差等现象,提出了一种新型死区优化补偿方案.该方法是通过检测误差波信号反馈而形成一个新的调制波,并增加对无效器件开关时间的修正,实现电流反馈与无效器件补偿的有效结合.仿真结果表明:采用这种死区优化补偿策略,在死区时间为10μs时,总谐波失真度THD值由原来的4.93%降至3.87%,而死区时间增加到20μs时,THD值由原来的7.70%降至5.02%,谐波含量明显降低,畸变的输出波形得到改善.     

基于DSP的空间矢量脉宽调制（SVPWM）的实现

根据电机的基本理论,详细分析了空间矢量的基本原理,提出了一种简单的空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）方法．该方法根据α-β复空间中的状态开关矢量,直接合成参考电压空间矢量,进行相关矢量作用时间的求取．计算量适中,实时性好,逆变器输出电流谐波小,电机转矩脉动小．本算法应用于以TMS320LF2407A为核心的感应电机变频调速系统中,实验结果表明,采用SVPWM技术的感应电动机变频调速系统实现简单,性能优越,改善了电机的运行品质,提高了逆变器的母线电压利用率．     

基于DSP的空间矢量脉宽调制(SVPWM)的实现

根据电机的基本理论,详细分析了空间矢量的基本原理,提出了一种简单的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)方法.该方法根据α-β复空间中的状态开关矢量,直接合成参考电压空间矢量,进行相关矢量作用时间的求取.计算量适中,实时性好,逆变器输出电流谐波小,电机转矩脉动小.本算法应用于以TMS320LF2407A为核心的感应电机变频调速系统中,实验结果表明,采用SVPWM技术的感应电动机变频调速系统实现简单,性能优越,改善了电机的运行品质,提高了逆变器的母线电压利用率.     

H桥级联STATCOM自适应死区补偿方法

为消除死区效应对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)输出电压及电流的影响,提出一种新的死区补偿方法.根据离散扰动观测器的工作原理,设计相应的观测器,对由于死区效应引起的STATCOM输出电压与参考电压的差值进行实时在线观测,并将观测到的差值作为补偿量,引入到无差拍控制系统中,实现对死区的自适应补偿.仿真与实验结果表明,该方法可以有效地提高死区补偿效果,消除零点电流箝位现象,降低STATCOM输出电流的谐波含量.     

具有死区效应的光伏逆变系统积分滑模控制

并网逆变器死区会降低输出电压波形质量,同时也会对负载和电网造成不同程度的影响。为减小死区效应及外部干扰对逆变器输出性能的影响,提出了一种具有死区效应的光伏逆变系统积分滑模控制策略。对死区机理进行分析,并建立逆变器数学模型;构造带有比例积分项的抗扰动状态观测器,对干扰状态进行有效估计;结合矢量控制构建一类非奇异终端滑模控制器,采用Lyapunov函数证明系统的渐进稳定性。最后,通过仿真验证了所提控制方法的有效性。     

异步电机瞬态激励无传感器磁场定向控制研究

在分析异步电动机瞬态激励数学模型的基础上,提出电流瞬态响应二次测量结果相叠加获得转子位置信息的技术.该技术利用电压源逆变器产生的驱动信号作为激励信号,通过检测PWM逆变器馈电时电机绕组电流瞬态变化来辨识静止状态到较高速时的电机转子信息.采用仿真手段分析逆变器死区时间及电子元件压降的影响,并给出了相应的补偿方式,边界条件为:电机理想对称,逆变器为理想状态.仿真研究表明:由于死区时间t0的影响,电流瞬态响应发生变化,导致工作点漂移.针对3kW/380V/50Hz异步电机进行了实验,实测结果验证了该方法实现无传感器磁场定向控制转子位置检测的可行性和优越性.     

三电平逆变器驱动的IPMSM模型预测电流控制系统研究

三电平逆变器拓扑结构简单、所用器件较少且每个功率管所承受的电压应力小,适用于高电压、大容量的场合.相比于传统两电平逆变器,三电平逆变器输出电平的数量从2变成3,输出的电压电流谐波含量低,波形正弦度更好.本文提出内置式永磁同步电机模型预测电流控制算法,以提高控制系统电流动态响应速度,并针对该算法在控制系统中产生的时间延迟,引入二阶延迟补偿策略.对以上内容建立系统仿真模型,仿真结果表明:三电平逆变器相比两电平逆变器输出电流波形谐波含量更小、电机的动态及稳态性能更好.     

有源电力滤波器(APF)滤波特性仿真结果的研究

在电力系统三相负荷不对称、控制器参数不精确及系统负荷突然变动的条件下,对有源电力滤波器的滤波效果进行了仿真研究．采用一阶预测算法计算出逆变器的理想输出电压,对逆变器各桥臂上的开关元件采用提出的新型脉宽调制（ Ｐ Ｗ Ｍ） 控制．结果表明：有源电力滤波器对严重畸变的电源电流具有良好的补偿;当滤波器交流侧的电感与参与滤波器理想输出电压计算的电感稍有不同时,滤波器仍有较好的补偿效果,补偿后的系统电流总畸变率小;对电力系统中的波动,快速变化的负荷,有源电力滤波器能够进行动态补偿     

Evaluation Method of Output Waveform Quality for Neutral-Point-Clamped Three-Level Converter

中点箝位型三电平变流器输出波形质量评价方法

张国政¹ , 夏长亮^{1, 2}

（1. 高效能电机系统智能设计与制造国家地方联合工程研究中心, 天津工业大学 天津 300387; 2. 电气工程学院 浙江大学, 杭州 310058）

中文说明：

本文以中点箝位型三电平变流器为对象,针对空间矢量调制策略,提出一种变流器输出波形质量精确评价方法。该方法充分考虑直流侧中点电压波动这一中点箝位型变流器固有特性,通过建立同时考虑中点电压波动低频误差与空间矢量合成高频误差的统一误差模型,实现对变流器输出波形质量的精确量化评估。以通过傅里叶分析得到的输出电流总需求谐波畸变率为参照,并以连续调制与不连续调制方法为例,验证了本文所提评价方法的正确性与有效性。本文所提评价方法对中点箝位型变流器不同调制度工况下调制方法的选择及开关序列的优化设计具有指导意义。

关键词：中点箝位,三电平变流器,空间矢量调制,中点电压波动,输出波形质量

     

基于最小铜损的BLDCM矢量控制

为了降低无刷直流电机（BLDCM）驱动系统的转矩脉动,提高运行效率,提出了基于最小铜损的BLDCM矢量控制方案.该方案实现思路是基于最小铜损设计电流指令发生器,发生器根据速度外环输出的参考转矩获得BLDCM定子电流给定值.定子电流给定值与实际定子电流比较后,经过电流内环PI调节器生成逆变器参考电压,其控制逆变器进行空间矢量脉宽调制（SVPWM）〖JP〗并输出驱动BLDCM的相电压,实现BLDCM的矢量控制.为了验证基于最小铜损BLDCM矢量控制方案的可行性和有效性,建立了该系统的Simulink仿真模型,仿真结果证实了BLDCM矢量控制在降低转矩脉动的同时兼具良好的动态和静态性能.     

双馈系统中SVPWM有源逆变新技术

为了改善双馈系统中能量回馈电网的质量,提出一种新的带有同步信号的空间矢量PWM控制算法. 该算法将一个时间周期划分为固定的时间片,离线计算出每个时间片内每个电压矢量的作用时间,而该作用时间仅需查表即可获得,算法计算简单,易于实现.通过有源逆变把双馈电机转子中的能量回馈给电网,实现了逆变侧的电压频率相位与电网电压频率相位的完全同步,以及回馈能量的正弦化,大大提高了回馈电能的质量.通过在双馈系统中的实验,证实了该控制策略的可行性.