基于相电压反馈的三电平逆变器死区补偿

为防止逆变器上下桥臂直通,通常需要在开关管驱动信号中加入死区时间,但死区时间可能导致输出电压和电流畸变。针对二极管中点箝位型NPC(neutral-point clamped)三电平逆变器的死区补偿问题,提出了一种基于相电压反馈在线计算误差电压的死区补偿策略。该策略根据反馈相电压,在dq同步旋转坐标系下对误差电压进行实时计算。同时,针对电流极性判断中传统滤波器所造成的电流相位偏移问题,采用卡尔曼滤波对转换到dq同步旋转坐标系中的三相输出电流进行滤波,并将滤波后的电流重构到三相静止坐标系中,实现无相位偏移地判断电流极性。仿真结果表明,该方法可以较准确地判断电流极性,并能够自适应地调节补偿电压,有效地减小了输出电压的谐波含量。     

三相并网型逆变器死区补偿方法

为防止逆变器上下桥臂发生短路,需要在IGBT的驱动信号中设置死区时间。由于死区时间的存在会改变逆变器直流侧的电压输出,导致网侧电流输出畸变,将死区效应所造成的电压扰动矢量进行前馈补偿,根据并网型逆变器的电流特点,提出了一种用低通滤波器与加权滤波的方法获取正序电流的方法,用以判断电压补偿矢量。通过实验验证了该方法的准确性和有效性。     

死区对开环和闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响

在SPWM逆变器中,为防止同一桥臂的上下两个开关器件产生直通,必须将驱动信号注入若干微秒的死区时间,这会使逆变器输出电压产生谐波电压。通过对基于瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器死区效应造成的谐波电压的分析,建立了死区效应时SPWM逆变器控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对开环与闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。分析结果表明,对于开环控制的SPWM逆变器,随着死区时间增加,逆变器输出基波电压有效值降低,输出电压谐波分量显著增加;对于单电压闭环控制的SPWM逆变器,死区时间对逆变器输出基波电压的影响与负载有关。通过仿真研究验证了理论分析的正确性。     

五相电压源逆变器SVPWM优化算法

为使五相电压源逆变器同时获得最大电压利用率及最小输出电压谐波,在分析两种SVPWM算法调制机理的基础上,设计了一种改进的相邻最近四矢量SVPWM算法。该算法在调制比为0~1.051 4范围内,通过消除谐波空间合成矢量,使得输出电压谐波为零;在调制比为1.051 4~1.23 1范围内,通过优化重新分配电压矢量作用时间来合成参考电压矢量,保证了谐波空间的合成矢量最小,使逆变器工作在最优状态。构建了五相电压源逆变器仿真模型以及FPGA实验平台,仿真和实验结果表明:在整个线性调制范围内,优化算法能够使五相电压源逆变器的输出电压谐波最小。     

一种三电平逆变器输出电压重构方法

电压源逆变器输出电压的准确重构对于交流电机驱动系统的磁链观测和速度估计非常重要.详细分析了利用直流母线电压、逆变器三相开关管状态和电压空间矢量时序图进行输出电压重构的过程,在三电平实验平台上对3 kW异步电机通过改进型电压模型进行了磁链位置估算实验.忽略死区的影响,能够正确地估算每相输出电压,试验结果表明该方法具有降低...     

开绕组电机驱动用双逆变器死区效应补偿方法

与传统两电平逆变器的死区效应不同,开绕组电机驱动系统中双逆变器的开关死区将导致零序电压和零序电流,使绕组电流出现低频次谐波,影响系统的性能。提出了一种双逆变器开关死区导致的零序电压的补偿方案,通过扩展占空比最大的一路开关信号的导通时间,来插入一个补偿电压矢量,利用补偿电压矢量产生的零序电压抵消开关死区导致的零序电压,从而抑制系统的零序电压和零序电流。通过在开绕组感应电机驱动系统中的仿真和试验,验证了死区补偿方法的有效性。     

死区对开环和闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响比较

在SPWM逆变器中,为了防止同一桥臂的上下两个开关器件产生直通,必须将驱动信号注入若干微秒的死区时间,这会使逆变器输出电压产生谐波电压.通过对基于瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器死区效应造成的谐波电压的分析,建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对开环与闭环控制SPWM逆变器输...     

三电平逆变器SVPWM的死区补偿和窄脉冲处理

以电压型三电平逆变器为例,分析了基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)三电平逆变器的死区效应及窄脉冲对三电平逆变电路的影响,给出了一种根据输出电流极性修改触发脉冲,从而达到死区时间补偿的方法。在最小脉宽处理区域,通过重新确定起始矢量处理方法避免窄脉冲。仿真和实验结果验证了理论的可行性。     

基于改进非零矢量脉宽调制的三相逆变器共模电压抑制方法

三相逆变器的电机驱动系统会产生较大的共模电压,其对电机的危害巨大,传统脉宽调制(PWM)共模电压抑制方法忽略了死区的影响。为使得永磁同步电机三相PWM逆变器输出的共模电压得到有效抑制,在分析传统共模电压抑制方法的基础上,提出了一种基于改进非零矢量调制方法。该方法能较好地消除加入死区时间后逆变器输出的共模电压尖峰。利用仿真软件验证了所提方法的有效性。     

多逆变器同步输出控制设计及实现

为实现多逆变器的同步输出,该文采用了闭环控制的方法,主要思想是采集出各个逆变器的输出的相位信息,通过控制器计算出相位差,利用相位差来调节逆变器的驱动信号,从而实现逆变器的输出同步。由于线圈耦合机构处于完全的谐振状态,因此逆变器的输出电压与电流为同步信号。该文的相位信息的采集主要通过电流互感器与电压比较器相结合,将正弦的线圈电流信号转换为方波信号提供给控制器,利于后续相位差的计算。驱动信号的调节主要通过控制器FPGA对驱动信号进行移相来改变输出的相位,从而实现逆变器同步输出的控制。     

基于窄脉冲消除的三电平逆变器矢量不对称死区补偿调制策略研究

针对三电平二极管中点钳位型逆变器因死区效应和窄脉冲造成的负载电流畸变问题,探讨死区补偿过程中一个开关周期相同矢量作用时间分配的不对称性,详细介绍矢量序列在非极端窄脉冲和极端窄脉冲情况下的处理方法。研究一个开关周期同时实现死区补偿和窄脉冲消除方法的矛盾性,提出一种不对称矢量作用时间死区补偿和窄脉冲消除分区执行的调制策略。若合成矢量在死区补偿指特区域内,系统根据交流侧电流方向进行非对称矢量作用时间死区补偿。对含有窄脉冲的矢量区域通过该非极端窄脉冲和极端窄脉冲的判断及消除方法进行处理。采用DSP和FPGA组成的控制系统对该调制方法进行实验。结果表明,该调制方法可有效地降低系统的谐波畸变率值,消除交流侧输出的极端窄脉冲,并解决死区补偿和窄脉冲抑制算法执行过程中相互干扰的问题。     

正弦和空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿

给出了PWM逆变器死区效应引起的误差电压矢量,采用矢量合成的方法,推导了死区效应作用下电机绕组产生的合成电压矢量的幅值和相位计算公式,结合仿真分析了合成电压矢量的特征。为保证开关管实际开通时间与理想给定开通时间相等,提出了死区的时间补偿方法,结合SVPWM的特点,得到了简化算式。从消除误差电压矢量着手,提出了死区的电压补偿方法,根据SPWM和SVPWM调制方法不同,分别计算出在定子三相静止坐标系和两相静止坐标系内做死区电压补偿的算式。实验结果表明,所提出的补偿方法能使电机相电流波形正弦化,提高了逆变器输出性能。     

减小共模电压的通用多电平SVPWM算法及FPGA实现

针对电平数增加造成开关矢量数目增多,导致多电平空间矢量脉宽调制算法实现复杂的问题,提出一种通用的多电平空间矢量脉宽调制快速计算方法.该方法基于参考电压分解,利用相电压合成电压矢量,能快速确定合成电压矢量及计算各矢量的作用时间,具有清晰的物理概念.讨论了为减小输出共模电压的7段/5段式空间矢量脉宽调制开关序列的生成方法及FPGA实现的简化方法.所提出的调制算法具有通用性,适用于任意电平且复杂程度与电平数无关,输出共模电压小,始终限制在单位电平的2/3以下,相电压波形正弦对称,谐波含量少.算法计算量小,无需查找表,FPGA实现容易,占用资源少.     

基于免疫算法的三相逆变器无死区混合空间矢量PWM控制

死区时间影响逆变器输出波形质量,常规三相逆变器无死区控制存在一定局限性。在深入分析无死区控制策略原理的基础上,提出一种新型三相逆变器无死区控制方法。该方法根据负载阻抗角特性,采用特定空间矢量组合达到无死区效果。并通过免疫算法优化空间矢量作用时间和矢量顺序,使逆变器输出波形总畸变率(THD)最小并提高基波电压幅值。对新控制策略进行仿真研究并搭建了小容量实验平台进行模拟实验。实验和仿真结果证明该方法不仅能有效消除死区影响,还能明显减小逆变器输出波形的THD和基波电压幅值。     

死区对电压型逆变器输出误差的影响及其补偿

针对电压型逆变器的死区效应,分析了死区对逆变器输出电压谐波和电流的影响,提出一种基于功率导通时间实时检测的死区补偿和电机相电压检测方法.为避免电流过零点的直接检测或间接预估,设计硬件电路直接检测功率管的导通时间,得到逆变器的实际死区时间,并在软件中进行补偿,同时得到电机实际的相电压.采用该方法得到的死区时间反映了开关器件导通和关断时间受结温和导通电流影响的特性,最后对上述方法进行了实验验证.     

PWM死区对永磁同步电动机低速运行性能的影响

电动机驱动控制中,PWM死区引起绕组电流波形畸变,增大电动机输出转矩和转速脉动.电动机转速越低,PWM调制深度越小,死区影响越显著.从输出电压波形、输出合成电压矢量两个方面,对电动机低速运行情况下PWM死区的影响进行了细致分析,指出死区导致逆变器输出电压矢量波动,直接影响电动机低速运行性能.     

闭环SPWM逆变器死区时间对输出基波电压的影响

针对瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器逆变桥臂控制信号死区时间造成输出谐波电压问题，建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器闭环控制模型，研究了逆变桥臂控制信号死区时间对闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。仿真和实验结果表明，对于采用瞬时输出电压反馈控制技术的SPWM逆变器，其输出电压在空载时随着死区时间的增加而增加，负载电流超过临界电流后其输出电压随死区时间增加而下降；其阻性负载时的外特性曲线是一条先下降后上升的曲线。     

新型多重载波无死区SPWM

传统正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)加入死区后会产生逆变器输出电压能力下降、出现相位偏差和电流波形畸变等问题。为了改善逆变器交流侧电流输出波形,解决传统SPWM加入死区后出现的问题,提出一种新型多重载波无死区SPWM调制方法,该方法对调制波采用多重载波调制,产生多路驱动信号,并把电流矢量变换到dq轴进行滤波,根据滤波后电流的方向,采用简单的逻辑运算确定开关管的驱动信号,实现无死区效应的调制方法。该调制方法解决了传统SPWM+死区方法中死区效应导致波形畸变的问题,从根本上解决了死区问题,逆变交流侧输出波形不畸变,正弦度良好。通过理论分析和实验验证该方法的正确性。     

级联型逆变器故障状况下的调制重构

功率单元故障是级联型逆变器的常见问题,为维持逆变器持续运行,需旁路故障单元,同时相应调制技术也必须作调整,为此,提出一种实现比较简单的基于60°坐标的空间矢量分解调制技术。该文采用的矢量分解技术把输出电压参考矢量分解为固定形式的基矢量和降电平分解矢量的组合,其中,前者可通过查表法简单实现,后者可利用降电平后简单的矢量判断实现,因此该矢量调制方法大大简化。通过分析功率单元故障旁路后的电路特点,从降电平分解矢量的冗余矢量形式中选出一种可行的实现方法重构参考矢量,不仅使旁路后的输出电压值最大,而且调制重构也限于低电平矢量调制范围内调整,调制重构实现比较简单。实验表明,该矢量分解调制技术不仅可以使逆变器运行于正常状况,而且能保证逆变器故障降额运行时输出最大电压值。另外,虽然输出的相电压不平衡,但输出的线电压三相平衡,且线电压谐波含量比较低,是一种适用于级联型逆变器的调制方法。     

优化开关频率的空间矢量调制算法

通过调制算法优化多电平逆变器应用中的开关频率特性对于降低中高频逆变装置的开关损耗有着重要的意义。为降低逆变器开关切换次数,通过在旋转变换后得到的d′q′坐标平面中,对空间矢量调制算法中输出电压矢量切换与相应输出相电压变化值之间的映射关系进行的研究,给出了满足最低开关切换次数的映射关系。据此提出了一种优化开关频率的5段调制算法,并给出了迭代算法用于计算输出电压矢量到输出相电压值的逆变换。采用Matlab对该算法进行了仿真验证,并与PD SPWM算法的仿真结果进行了比较,结果表明该算法能够有效地降低每个周波的开关次数,且能够快速简单的进行扇区定位和电压矢量作用时间的计算,相电压组合的确定也可以通过迭代算法快速计算得出,易于满足实时性要求。