基于转矩预测的三电平逆变器直接转矩控制研究

针对合成矢量三电平逆变器直接转矩控制造成转矩脉动过大的缺点,提出了一种预前控制的方法。该方法根据磁链和转矩误差,来确定逆变器的参考电压矢量,然后利用空间矢量脉宽调制合成此开关电压矢量。仿真结果表明,在保证开关频率一定的情况下,该方法较好地减少了转矩脉动,且磁链轨迹近似为圆,电流波形正弦性良好。     

转矩预测在三电平直接转矩控制中的仿真研究

在基于磁链幅值和相位补偿的定子磁链观测器的基础上,针对合成矢量三电平逆变器直接转矩控制中,在一个周期内工作矢量的不连续造成了转矩较大脉动的缺点,提出了一种预前控制的方法.该方法根据前一个周期采样的磁链和转矩误差,来确定下一开关周期所应施加在逆变器上的参考电压矢量,然后利用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法,合成此开关电压矢量.这样在保证开关频率一定的情况下,大大减少了转矩脉动.仿真结果表明,该方法可以成功减少转矩脉动,磁链轨迹近似为圆,而且电流波形正弦性良好.     

改善异步电动机低速性能的直接转矩控制方法

传统六边形磁连异步电动机直接转矩控制方法存在磁链脉动大，逆变器死区时间的问题，逆变器死区的存在会产生电流畸变，尤其在低速时，转矩脉动将随着磁链脉动和逆变器死区而增大，提出一种利用硬件和软件改进控制系统的方法，通过三相和两相定子电压的轮流导通，消除逆变器死区时间，并构造12个电压矢量，形成逼近的圆形磁链轨迹，减小磁链的脉动，从而有效地减少低速乃至整个调速范围的转矩脉动，对该方法建立了系统仿真模型并得出了仿真结果。     

定子磁链直接转矩控制的电压矢量方式

本文提出由定子磁链旋转坐标系产生电机控制电压矢量的直接转矩控制方法。先在定子磁链轨迹圆的切线方向建立坐标系，期望电压矢量在这一坐标系上表现为几个固定的电压矢量，然后将其映射至逆变器电压矢量放射分布图，并由与之相邻两个电压矢量组合产生期望空间矢量。模型简单，实现容易。     

ZVS三相逆变器PWM模式的特征分析

近年来零电压开关PWM变频技术受到人们的普遍关注。其基本思想是，通过零电压开关电路使逆变器主电路在各载波周期起始时刻产生谐振，确保各功率开关器件在主电路P、N极间电压为零期间进行动作切换。为了使谐振电路正常工作，通常采用正负斜率交替的锯齿波作为载波，这使得该PWM模式的零电压矢量的作用时间较传统硬开关SPWM模式发生了很大变化。本文利用空间电压矢量概念，深入分析了软开关PWM模式下磁链的运动轨迹。指出在硬开关PWM模式下，磁链的运动速度靠零空间电压矢量调节；而在软开关PWM模式下，空间电压矢量的作用时间发生了很大变化，有时甚至没有零空间电压矢量。但该模式依靠非零空间电压矢量进行调节，使得磁链的运动速度仍然保持与硬开关时完全相等。文章还分析了软开关PWM逆变器电流波形畸变的原因，并从磁链轨迹圆出发，提出相应的补偿方法。实验证明了该方法能有效地改善逆变器的输出电流波形。     

软开关三相逆变器磁链轨迹的研究

近年来零电压开关PWM变频技术受到人们的普遍关注。其基本思想是，通过零电压开关电路使逆变器主电路在各载波周期起始时刻产生谐振，确保各功率开关器件在主电路P、N极间电压为零期间进行动作切换。为了使谐振电路正常工作，通常采用正负斜率交替的锯齿波作为载波，这使得该PWM模式的零电压矢量的作用时间较传统硬开关SPWM模式发生很大变化。该文利用空间电压矢量概念，深入分析了软开关PWM模式下磁链的运动轨迹。指出在硬开关PWM模式下，磁链的运动速度靠零空间电压矢量调节；而在软开关PWM模式下，空间电压矢量的作用时间发生了很大变化，有时甚至没有零空间电压矢量。但该模式依靠非零空间电压矢量进行调节，使得磁链的运动速度仍然保持与硬开关时完全相等。文章还分析了软开关PWM逆变器电流波形畸变的原因，并从磁链轨迹圆出发，提出相应的补偿方法。实验证明了该方法能有效地改善逆变器的输出电流波形。     

面装式永磁同步电机无差拍直接转矩控制

为解决永磁同步电机传统直接转矩控制脉动大、开关频率不恒定,以及现有永磁同步电机无差拍直接转矩控制计算复杂、电压矢量解不唯一的问题,在电压源逆变器受限的情况下,针对表贴式永磁同步电机提出了一种简化无差拍直接转矩控制,计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现,保证逆变器开关频率恒定,该方法计算简单,无需计算二次方程。考虑到控制系统的延时,对电流进行预测计算,同时为提高定子磁链和电磁转矩的计算精度,设计采用观测器方法对定子磁链观测。仿真和实验结果表明,永磁同步电机的转矩和磁链脉动明显减小,动态性能好。     

一种基于空间矢量调制的永磁同步电动机新型直接转矩控制方案

针对永磁同步电动机(PMSM)的传统直接转矩控制(DTC)中存在的磁链转矩脉动大和开关频率不恒定等问题,分析了直接转矩控制中影响磁链和转矩增量大小的因素,在建立定子磁链坐标系下永磁同步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于空间矢量调制(SVM)的新型DTC方法,该方法利用定子电压在定子磁链坐标轴上的分量控制电动机的磁链和转矩,再结合空间矢量调制方法控制逆变器运行。仿真和实验结果证明了这种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法可以有效地减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。     

新型电压空间矢量控制高频三相PWM波形发生器

简要介绍电压空间矢量控制原理，用几何作圆法获得逼近园形的磁链轨迹，由磁链轨迹导出周期开间状态表，采用ＧＡＬ可编程器件存贮开关状态表并形成ＰＷＭ信号。给出波形发生器的原理电路，并对此方案的逆变器输出电压作了谐波计算。在稀土永磁同步电动机变频调速系统中应用，效果良好。     

基于反推控制的永磁同步电机新型直接转矩控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统直接转矩控制(DTC)运行时存在的磁链转矩脉动大,逆变器开关频率不恒定等问题,提出了一种基于反推控制的永磁同步电机新型直接转矩控制方法,该方法采用速度反推控制器取代传统的速度PI控制器,采用磁链转矩反推控制器用于产生定子电压在静止坐标系上的分量,并结合空间矢量调制方法产生开关信号,控制逆变器的运行。实验结果表明该方法能够明显减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下,同时与基于PI控制的改进直接转矩控制方法相比,具有响应迅速、可调参数少的优点。     

四开关逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动抑制

永磁同步电机直接转矩控制(PMSM DTC)系统的转矩脉动问题一直被广泛关注，特别是在四开关逆变器供电系统中，由于可用电压矢量减少，转矩脉动更加严重。空间矢量调制(SVM)是一种常用的消除电力谐波的调制技术，更可用于电机控制中转矩脉动的削减。该文针对四开关逆变器供电PMSM DTC系统的特殊性，采用了一种新型SVM方法，分析了等效零矢量模拟技术，将传统SVPWM调制中的劈零思想引入到空间矢量的合成上。仿真及实验结果验证了该新型SVM DTC方法大大减小了转矩脉动，且仍保持了DTC系统固有的快速转矩动态响应。     

Design and implementation of a new four-switch modified quasi Z-source inverter with improved space vector control method

This paper proposes a novel cost-effective feature as a three-phase four-switch inverter utilizing a modified quasi Z-source (MQZs) network. This inverter exploits a pulse-width modulation (PWM) control strategy based on developed space vectors to provide balanced three-phase output voltages and currents. It also has many applications such as the three-phase induction motor (IM) with adjustable speed drive (ASD) fed by a DC and/or rectified AC supply. Unlike some other similar four-switch inverters or converters, which can only work in step down (buck) mode or step up (boost) mode, this inverter can operate in both modes that depend on switching signals and due to adjusting the zero shoot-through (Zsh-th) duty cycle. It also decreases the total harmonic distortions (THD) of output voltages and currents. The MQZs inverter reduces the switching losses and the cost of topology in comparison with the conventional six-switch topologies. The utilized control strategy can work well without any extra filtering circuit in DC side to eliminate the effect of the DC-bus voltage ripples on the inverter output currents and voltages. The experimental results are found closely analogous and confirm the aforementioned features of the proposed topology compared with other traditional topologies, although the inverter output filter is a conventional LC filter.     

四开关空间矢量脉宽调制控制算法及母线电容电压不平衡问题的研究

三相四开关逆变器采用"五段式"空间矢量脉宽调制(SVPWM)方案可有效减小电机的转矩脉动,而四开关逆变器的母线电容电压不平衡将直接影响SVPWM的效果,导致电机三相电流不平衡,使电机的转矩脉动加剧。在深入分析四开关逆变器SVPWM原理的前提下,分析了直流母线电压不平衡对电机运行的影响,提出了一种有效的补偿办法。仿真结果表明,补偿后的异步电机VVVF系统具有较好的性能。     

A reduced-switch dual-bridge inverter topology for the mitigationof bearing currents, EMI, and DC-link voltage variations

This paper presents a reduced-switch-count dual-bridge inverter approach for the mitigation of motor bearing currents and electromagnetic interference (EMI). The proposed inverter employs two four-switch inverters and is controlled to generate balanced excitation of dual-voltage-rating induction motors under pulsewidth modulated operation. The proposed approach eliminates the common-mode voltage and, thus, prevents the motors from premature bearing failures in addition to reducing the conducted EMI. Compared to the conventional four-switch inverters, the proposed inverter also eliminates the single-phase circulating current and voltage variations across the DC-link capacitors, which allows smaller capacitance to maintain the DC-bus voltage. Theoretical analysis as well as simulation and experimental results are presented to verify this concept     

基于四开关感应电机逆变电源电压空间矢量脉宽调制的研究

电压空间矢量控制通常应用到三相感应电机的控制中,针对四开关逆变器拓扑空间矢量PWM进行研究,并应用于感应电机控制当中。由于仅存在四个基本电压矢量,不存在零矢量,控制方案有其特殊性。仿真及试验的结果证明,该方法是切实可行的。     

Direct Torque and Flux Control of a Four-Switch Three-Phase Inverter-Fed Synchronous Reluctance Motor Drives

This paper presents an application of direct torque and flux control (DTFC) for a four-switch three-phase inverter (FSTPI)-fed synchronous reluctance motor (SynRM) in which the saturation and iron losses' effects are involved in the machine control modeling. The DTFC switching technique for the SynRM fed by FSTPI in low-power and low-cost applications is implemented by imitating the six-switch three-phase inverter (SSTPI). By considering equal effective vectors depicted in SSTPI, the αβ stationary reference frame is represented by using six sectors. Similarly, the voltage space vector formation is constructed in FSTPI. Accordingly the SynRM performance under DTFC is precisely analyzed by considering the saturation and iron losses' effects. The DTFC behavior based on SSTPI- and FSTPI-fed SynRM is evaluated using Simulink benchmark. At different operating conditions, further simulation and experimental results of DTFC based on FSTPI dynamically confirm the effectiveness of the proposed control application on the SynRM.     

电容均压三相四开关整流器多矢量模型预测控制

三相四开关整流器因其交流侧某一相直接连接在直流侧两电容中性点之间，存在着电容电压不平衡问题。为了保证电容电压平衡，且进一步提高三相四开关整流器控制系统的稳态性能，提出了一种电容均压的多矢量模型预测控制（multi-vector model predictive control，MVMPC）策略。针对三相四开关整流器无零矢量问题，建立等效零矢量模型；为保证直流电压的稳定，采用参考功率补偿策略来平衡直流侧电容电压；多矢量模型预测控制方面，每个采样周期选取两个基本电压矢量和一个等效零矢量，这使得等效合成矢量方向幅值均可调，扩大了等效合成矢量的作用范围，提高了系统的控制精度。仿真结果表明，电容均压多矢量模型预测控制策略能使三相四开关整流器可靠稳定地运行，对功率、网侧电流、直流侧电容电压等有着良好的控制效果；与传统的模型预测控制策略（conventional model predictive control，CMPC）相比，所提控制策略具有更小的功率脉动以及更低的电流谐波含量，且开关频率恒定，谐波电流分布规律。     

具有电压补偿的四开关并网逆变器等效SVPWM控制方法

针对三相四开关并网逆变器因直流母线中点偏移引起的逆变器输出不平衡问题,采用逆变器输出等效电路分析的方法,指出电源阻抗差异是造成四开关逆变器三相输出不平衡的内在原因。在对比分析SVPWM与三角波调制方法基础上,依据矢量合成等效原理,提出可等效SVPWM的改进三角波调制方法。给出了具有直流中点偏移电压补偿的参考值生成策略。仿真结果表明,该方法实现简单,既可有效抑制因直流中点电压偏移引起的三相四开关输出不平衡问题,又能抑制因参数差异引起的输出不均衡问题。     

一种通用的H桥级联多电平逆变器SVPWM控制

H桥级联多电平逆变器调速系统中,电压矢量数目过多,存在计算困难及电压矢量优化选择的问题.对多电平系统电压矢量的特点和规律进行深入分析,提出了一种简单、通用的电压空间矢量脉宽调制( SVPWM)控制算法.该算法可减小谐波畸变,降低开关频率,能很容易地确定参考电压矢量位置和各矢量作用时间,且占用存储空间小,无需查表.最后,通过13电平H桥级联型逆变器驱动系统的实验,验证了该方法的有效性.     

三相四开关并联型有源电力滤波器的SVPWM调制算法

通过对三相四开关并联型有源电力滤波器(TFSAPF)的电路进行分析,考虑TFSAPF只有4个模值不全相等的有效电压空间矢量,不存在零矢量,并考虑到电压空间矢量U1和U3大小相等、方向相反,因此本文将U1和U3同时作用相同的时间以获得等效的零矢量,提出了一种适用于TFSAPF的SVPWM调制算法.相关的仿真与实验结果均证...