基于级联型错时采样空间矢量调制多电平变流器的APF研究

该文提出并分析了错时采样空间矢量调制(STS—SVM)技术的工作原理及其在级联型多电平变流器上的实现方法。实现的多电平变流器结合了STS—SVM和级联型多电平变流器两者的优点，使用元件数目少、直流侧均压容易实现、易于模块化设计和调试，实验结果验证了理论分析的正确性。最后通过仿真研究了级联型STS-SVM多电平变流器在有源电力滤波器中的应用特点。     

基于电容电压平衡的五电平堆叠多单元变流器空间矢量调制策略*

文中提出一种基于电容电压平衡的五电平堆叠多单元(SM,Stacked Multicell)变流器的空间矢量控制策略,使空间矢量调制(SVM)算法能应用于堆叠多单元变流器(SMC,Stacked Multicell Converters)这种新型拓扑结构的变流器中。通过对五电平SM变流器拓扑的研究,得出单相电路所有可能的开关状态及其对应的电流通路,并由此分析各个开关状态对电容电压的影响。在不改变空间矢量调制算法计算得出的冗余矢量和占空比的前提下,控制策略仅仅通过开关状态的选择达到同时调整悬浮电容和母线电容电压的效果。因此该控制策略能将任何空间矢量调制算法应用于SM变流器,抑制变流器的悬浮电容与母线电容的中点电位偏移。在Matlab/Simulink中构建SM变流器并进行仿真,仿真的结果证明了该控制策略的有效性。     

级联型逆变器的新型简化多电平空间矢量调制方法

传统多电平空间矢量调制(space vector modulation,SVM)方法需要大量的矢量选择等复杂运算,级联数目较高时,算法变得异常复杂而难以实现。该文借鉴载波移相调制的思想,提出一种新颖的基于两电平SVM的简化多电平SVM方法。将各级H桥逆变器施加相同幅值和相位的电压矢量,而将各自的电压矢量更新时间相互错开,进而形成相应的多电平输出电压波形。每个采样周期只需依据两电平SVM算法计算一单元的主、辅电压矢量及其作用时间,计算量与级联数目无关,进而显著简化了算法难度,并增强了可扩展性。三单元情况的仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。     

基于目标波形与逻辑编-译码的多电平变流器通用调制算法

考虑到传统的多电平变流器调制算法不能简单应用于各种新型多电平变流器拓扑结构,提出了基于目标波形与逻辑编-译码的多电平变流器通用调制算法。该算法首先确定与实际变流器电平数相同的等价变流器和目标波形,再通过编-译码确定原始工作波形和实际工作波形的逻辑关系,使实际变流器获得与目标波形一致的输出波形。以混合级联多电平变流器为例,对该调制算法进行了理论分析、仿真和试验验证。仿真和试验结果表明基于目标波形与逻辑编-译码的多电平变流器通用调制算法,具有不依赖于具体拓扑结构的通用性,算法简单且容易实现,适用于各种结构的多电平变流器。     

基于错时采样空间矢量调制技术的级联型多电平变流器

错时采样空间矢量调制（STS—SVM）技术是一种高品质的新型调制技术。将其应用在级联型多电平变流器中可以更充分地发挥两者的优势。在简要介绍了STS—SVM技术在级联型多电平变流器中的实现方法的基础上分析了其技术特点，并进行了实验验证。     

一种基于三电平矢量调制波的多电平调制方法

以五电平为例简述了多电平空间矢量调制（SVM）的实现方法，在此基础上分析了多电平SVM与多电平载波调制的联系和区别，指出多电平SVM比载波调制在开关组合的选择上更加灵活，使得多电平SVM更有利于输出电压波形的优化和输入直流侧的功率平衡，但是多电平SVM的实现相对复杂。因此文中提出了一种改进的多电平调制方法，该方法基于三电平矢量调制波，折衷了多电平SVM和载波调制的优缺点，既利用了SVM在调制波过零点附近增加开关次数来减小输出电压波形畸变的优点，又可以通过三电平矢量调制计算出调制波，使用载波调制的方法实现，使得该方法的计算量不会随着电平数的增多而大幅度增加。所建立的五电平实验模型验证了该方法确实可行。     

基于目标波形与逻辑组合的多电平变流器通用调制算法设计

为了适应不断出现的新型拓扑结构,文中提出了一种基于目标波形与逻辑组合的多电平变流器通用调制算法。该算法只需按照传统的调制算法给出等价变流器输出的目标波形及原始工作波形,再通过适当的逻辑组合找到开关器件的实际工作波形,使变流器得到与目标波形一致的输出波形。以混合级联多电平变流器为例,利用提出的调制算法,给出了具体实现方法,并进行了仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该算法简单、易于实现,具有不依赖于拓扑结构的通用性,适用于各种多电平变流器。     

基于目标波形与逻辑组合的多电平变流器通用调制算法设计

为了适应不断出现的新型拓扑结构,文中提出了一种基于目标波形与逻辑组合的多电平变流器通用调制算法.该算法只需按照传统的调制算法给出等价变流器输出的目标波形及原始工作波形,再通过适当的逻辑组合找到开关器件的实际工作波形,使变流器得到与目标波形一致的输出波形.以混合级联多电平变流器为例,利用提出的调制算法,给出了具体实现方法,并进行了仿真和试验验证.仿真和试验结果表明,该算法简单、易于实现,具有不依赖于拓扑结构的通用性,适用于各种多电平变流器.     

单相变换器简化多电平SVPWM算法

针对单相五/七电平变换器空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法实现过程复杂的问题,提出一种简化的空间矢量脉宽调制算法。该简化算法通过将单相五/七电平SVPWM算法中的参考空间电压矢量分解成为偏移矢量和单相三电平SVPWM中的空间电压矢量,从而将单相五/七电平SVPWM算法简化为单相三电平SVPWM算法。相比于传统单相多电平SVPWM算法和现有对实现流程简化的单相多电平SVPWM算法,所提出的简化算法分析简便,计算复杂度降低,占用的控制器资源较少,并且可以较为容易地实现电容电压平衡。基于现场可编程阵列(FPGA)设计了单相级联H桥(CHB)和二极管箝位(NPC)五/七电平逆变器传统和简化SVPWM算法,验证了所提简化算法的正确性和有效性。     

45°坐标下级联逆变器基于三电平逆变器SVM

分解H桥级联型逆变器结构,其实质可等效为多个三电平逆变器的叠加.利用三电平逆变器空间矢量调制( SVM)技术来研究级联型逆变器SVM,可简化其矢量的分析与求取.三电平逆变器在传统的SVM中扇区定位与矢量作用时间计算复杂,为了简化其矢量的求取,研究了其在45°旋转坐标平面中基于三电平逆变器的SVM.最后,通过实验验证了所提方法的正确性.     

适合于多电平变流器的新型驱动方法实现及应用

多电平变流器的开关器件数目远大于常规的桥式PWM变流器,而常用的微控制芯片难以提供足够的PWM触发脉冲。适用于多电平变流器的多路PWM发生器可以通过现场可编程门阵列(FPGA)实现,为此研制了基于DSP和FPCA实现的24路PWM脉冲产生器。在单相级联H桥五电平变流器上进行了实验验证。实验结果表明:所得到的实验波形与自然采样法所得仿真波形的谐波特性很相近。     

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量调制方法

提出了一种新的多电平逆变器的参考电压分解理论 ,将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量。针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题 ,提出了一种新型的基于参考电压矢量分解理论的多电平逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成 ,这样 ,多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题 ,计算过程十分简单和快速。另外 ,通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态 ,以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目 ,仿真结果验证了它的有效性。     

基于FPGA/CPLD级联多电平PWM信号快速关断控制策略

本文针对多电平变换器使能信号延迟造成PWM信号无法快速关断问题进行分析,提出一种特定形式WM信号编解码方法文中首先概述级联多电平电路特点与调制策略;然后,详细讨论和分析了基于DSP/FPGA/CPLDMCU级联五电平变换器控制系统使能信号延迟的本质原因,设计出一种既能传输PWM驱动信号又能快速传输使能信号的方法,该方法可以极大减小使能信号时间延迟,实现多电平变换器PWM信号快速关断最后,实验结果验证了本文方法的有效性。     

A servo system of AC motor based on voltage modulation fitting for FPGA and consideration of voltage saturation

This paper proposes a space voltage vector modulation (SVM) method for a speed servo system to obtain a quick current response. The proposed SVM method shortens the control lag time of the conventional SVM inverter. In addition, this proposed method is easily implemented in hardware using an FPGA (Field Programmable Gate Array) because the proposed SVM equations are transformed into expressions that hardly need multiplication. By using the proposed SVM method, the servo system realizes quick and stable current control with wide bandwidth. Moreover, by using PI controllers considering the voltage saturation and the torque limiter to the speed servo system, the servo system carries out stable speed control on voltage saturation. Both the proposed SVM method and the PI controllers considering voltage saturation are applied to the speed servo system of a vector controlled induction motor. The effectiveness of both the proposed SVM method and the PI controllers considering voltage saturation is verified by the experimental results. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 173(1): 60–68, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20989     

多电平最优空间矢量PWM控制方法的研究

空间矢量PWM控制方法已在常规二电平板式逆变器广泛应用，而由于电平数增多，采用常规的空间矢量调制方法从数以百计千计的矢量中选取合适的矢量非常困难，因此多电平变流器的控制只用于电平数目较低如三电平、四电平或五电平。该文提供了一种新型的用于多电平变流器的多电平最优空间矢量PWM控制方案（MOSV PWM）。这种控制方法基于空间矢量PWM控制的思想，从三相参考电压得到8个待选空间矢量和参考电压矢量，然后选择与参考电压矢量最近的空间矢量。这种方法微机执行时间短且执行时间与电平数目无关，不受电平数目增加的影响，还可以与最优开关频率PWM法同时使用以提高调制系数。采用异步电动机调速系统对这一方法进行了验证。     

一种基于直流电容取电的多电平变流器电容动态均压方法

多电平变流器的电容电压不均问题影响装置容量利用率、稳定运行以及电能质量。提出一种基于直流电容取电的多电平变流器动态电阻均压装置及控制方法。该装置由低压金属氧化物半导体场效应管（metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET）与电阻串联构成动态均压电阻,通过宽范围电压输入型DC-DC电源从直流电容获取功率,并采用滞回比较、占空比控制等方法控制低压MOSFET的开通和关断,实现多电平变流器各电容电压的动态均衡控制。该装置增加的成本较低,控制方法较为简单,易于实现,适用于各种多电平变流器结构,通用性较强。基于PSCAD/EMTDC的仿真表明,提出的动态电阻均压装置和控制方法能够良好地实现多电平变流器直流电容的动态均压控制。     

一种适用于单相级联H桥型变换器的通用型多电平空间矢量PWM算法

针对单相级联H桥型变换器,对其工作原理进行详细分析,提出一种适用于单相级联H桥型变换器的通用型多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法将单相多电平SVPWM简化为单相两电平SVPWM,不仅能够降低计算复杂度、具备优良的谐波特性,同时具备良好的扩展性。根据该算法,在单片现场可编程门阵列(FPGA)上实现单相七电平、九电平和十一电平SVPWM。基于DSP+FPGA与RT-LAB半实物实验平台实验结果验证了该算法的正确性与可行性。     

新型模块化多电平变流器 在电力系统无功补偿中的应用研究

模块化多电平变流器(MMC)是一种新型的多电平电压源变流器,每个桥臂由数个具有独立直流源的子模块单元串联而成。随着子模块增加,其空间矢量调制算法也越来越繁杂。提出一种基于60°坐标系下MMC任意电平逆变器的空间矢量脉宽调制通用算法;并将模块化多电平变流器并联接入电力系统中实现无功补偿技术,实现了内环解耦控制和外环的子模块电容电压平衡控制,最后通过仿真结果验证了60°坐标系空间矢量脉宽调制算法和该无功补偿装置控制算法的正确性和扩展性。     

Control electronic platform based on floating-point DSP and FPGA for a NPC multilevel back-to-back converter

Modern energy concepts as Distributed Power Generation are changing the appearance of electric distribution and transmission and challenging power electronics researchers, which try to develop new solutions of electronic controllers. The aim is to enable the implementation of new and more complex control algorithms to verify the last standards related to the grid energy quality for new power converters, and, also, for equipments which nowadays are operating. This paper presents the design, implementation and test of a novel real-time controller for a Neutral Point Clamped (NPC) (three-level) multilevel converter based on a floating-point Digital Signal Processor (DSP) and on a Field-Programmable Gate Array (FPGA), by operating in a cooperative way. Although the proposed system can be readily applied to any power electronic application, in this work, it is focused on the next system: a 150 kVA back-to-back three-level NPC Voltage Source Converter (VSC) for wind power applications.     

基于改进最小二乘支持向量机的FPGA焊点失效故障评估方法研究

针对现有现场可编程逻辑门阵列(FPGA)焊接点失效故障评估方法存在的无法提供准确的信息、样本数据少、时效性不高等问题,提出结合遗传算法(GA)改进最小二乘支持向量机(GA-LS-SVM)的FPGA焊接点失效故障评估方法。建立SJ BIST测试模型,选择合适的外接小电容,通过改变不同工作频率下可变电阻的大小模拟焊点阻值,获得基于小电容电压变化的故障数据,建立电容低电平的持续时间、电容测试工作频率和焊接点电阻值的三维数据图;最后利用遗传算法优化的最小二乘支持向量机对所得到的数据进行状态评估,由三维数据图可知,健康的FPGA焊接点与断裂的FPGA焊接点在低电平的持续时间具有明显差异。仿真实验结果表明,所提出的GA-LS-SVM方法焊接点健康状态等级分类的总准确率达到97.2%,相较于BP神经网络、标准SVM及LS-SVM方法分别提高了17.9%、13%及7.2%。