基于Walsh变换的逆变器SHEPWM技术

介绍了一种基于Walsh变换的逆变器SHEPWM技术,分析并给出了基于Walsh变换的单极性输出波形的数学模型及其求解过程.利用Walsh函数波形分析技术,通过求解线性代数方程组对逆变器开关角进行优化,并通过搜索全部可行的初始条件得到开关角关于基波幅值的分段线性方程,从而解决了逆变器SHEPWM技术在线求解开关角的难题.两个算例(单极性和双极性PWM)的求解结果证实了该方法的正确性.     

基于沃尔什函数的逆变器选择性谐波消除技术开关角的快速求解

基于Walsh函数的逆变器选择性谐波消除（SHE）技术可以得到求解开关角的分段线性方程.然而,要获得基波幅值整个变化范围内开关角的全部解,需要大量搜索和确定各种开关角的区间组合,且随着开关角个数的增多,搜索时间较长,影响了实时性.为此,该文在分析基于Walsh函数的单极性PWM输出波形的数学模型的基础上,提出了一种快速求解基波幅值整个变化范围内开关角的全部解的方法.应用分析表明,该方法实际可行的、精度高、实时性强,从而使Walsh函数在逆变器选择性谐波消除实用化方面迈进了一步.     

基于主电路级联的最优PWM开关角的在线计算

针对PWM逆变器特定消谐(SHE)技术中开关角求解难度大的问题,利用Matlab曲线拟合技术可在线计算开关角的值.为了满足高压大功率应用领域的需要和实现波形的多重移相叠加,主电路采用级联多电平逆变器.主要研究了三相逆变器开关角初值计算规律和求解方法,给出了三相多电平逆变器消谐PWM模型及求解结果,实现了SHE技术的实时...     

基于曲线拟合技术的最优PWM开关角在线计算

针对PWM逆变器特定消谐(selected Harmonic Elimination,简称SHE)技术中开关角求解难度大的问题,利用Matlab中的曲线拟合技术(curve Fitting Technique,简称CFT)可在线计算开关角.为满足高压大功率应用领域的需要并实现波形的多重移相叠加.丰电路采用级联多电平逆变器.研究了单相逆变器开关角初值计算的规律和求解开关角的方法.给出了单相多电平逆变器消谐PWM模型以及求解结果,实现了SHE技术的实时控制.通过Matlab仿真和DSP实验结果,验证了设计的合理性.     

基于Walsh变换的特定谐波消除脉宽调制技术在动态电压恢复器中的应用

基于Walsh变换的特定消谐PWM(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)方法把其对应的Fourier域内的超越非线性方程转化为线性代数方程,在合适的初始条件下,能得到基波幅值和开关角的分段线性关系,从而可实现在线调压和谐波抑制,特别适用于动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)逆变器的控制。本文介绍了Walsh函数,分析了Walsh域SHE线性方程的建立和求解过程,提出了以质心PWM技术产生初始开关角分布模式的方法,有效提高了计算效率,并且针对SHEPWM脉冲的谐波分布特点,给出了逆变器的滤波器设计原则和方法。在200 kVA 级DVR上的实验结果表明,逆变器在整个电压范围内能有效抑制各次谐波并有良好的动态特性,证实了该方法的可行性和有效性。     

级联型多电平逆变器中的谐波控制

级联型多电平逆变器中,逆变器模块单元数越多,输出波形质量越好,但模块数的增加也同时意味着成本的增加.本文分析了最小模块单元数级联型多电平逆变器在高频应用中的谐波控制问题.通过求解器件开关角方程,给出了模块电源电压比值不同时开关角的选择范围及输出电压基波幅值的调节范围,并依据输出电压谐波畸变率与基波幅值关系,总结了模块电源电压比值的选择原则.仿真与实验结果证明了理论研究的正确性与可行性.     

采用波形合成法的级联型多电平逆变器谐波控制

为改善级联型多电平逆变器输出电压波形质量,对通过控制逆变单元开关角实现级联多电平逆变器谐波控制的方法进行了分析研究。针对解方程组法消除特定谐波中高次多变量方程组难于求解的问题,提出了一种波形合成消除特定谐波的方法。利用此方法可通过简单的三角公式递推计算获得实现特定谐波消除的开关角。依据理论计算结果进行的例证演示列出了开关角所有可能的取值情况,说明通过逆变器开关角的选择可同时实现输出电压中特定谐波的消除及基波幅值的调节。仿真与实验结果验证了该方法的可行性。     

基于Walsh函数的SHEPWM技术在电流型多电平变流器中的应用

随着高温超导储能技术的发展,电流型变流器的储能效率问题必将得到解决,电流型多电平变流器(CSC)将在电力系统中得到广泛应用。本文以一种新型单相五电平变流器为例,研究了SHEPWM技术在电流型多电平变流器中的应用。利用基于Walsh函数把其对应的Fourier域内的非线性超越方程组转化为线性代数方程组,求解出了开关角关于基波幅值的分段线形方程,从而可实现输出电流的特定谐波抑制和在线控制。     

基于GA多电平逆变器SHEPWM控制技术

针对于传统数值算法在求解多电平逆变器特定次谐波消除脉宽调制(SHEWM)消谐模型时对开关角度初值依赖程度较高的问题,提出了采用遗传算法(GA)对多电平逆变器SHEPWM消谐进行求解的方法。该方法在无需初值的情况下,仅通过GA的优化计算即可得到满足各种消谐效果的开关角度解集。最后进行了仿真和实验验证,结果验证了该方法和所求取的开关角度解正确有效。     

基于直流侧电压不均衡的CHB多电平逆变器SHEPWM控制技术

传统的H桥级联型多电平逆变器SHEPWM技术多用于各单元直流侧电源完全相等的情况,但在实际应用中电源电压可能会产生一定的偏差,使得特定谐波消除效果变差。针对这一问题,提出了一种基于直流侧电压不均衡的多电平逆变器SHEPWM技术,以七电平逆变器为例,取3种不同电压值情况,利用多种群遗传算法求解建立的非线性方程组得出对应的开关角度解。对3种不同电压值情况下的开关角度轨迹进行了分析,对调制比0.65~0.85区间内出现的多解情况进行了讨论,对比不同解时消谐效果的差异,为不同要求场合下消谐角度的选择提供了参考。仿真和实验结果证明了该控制技术的可行性和可靠性。     

链式逆变器低开关频率的双波段研究

多电平逆变器是一种用多个直流电压电平来合成所需要的交流电压波形的电力电子装置.在研制这种多电平逆变器时,一个关键的问题就是如何来产生开关角度,并以此来生成基波电压且不产生特定的低次谐波.本文首先从数学的角度分析和推导了阶梯调制特定消谐方程组的模型.为了获得很宽的调制比,本文在吸收了梯形调制的在高调制比范围内连续调制优点的基础上,又提出了一种新的调制模式(模式B),并对这两种波段(Pattern A和B)采用同伦算法进行了求解.实验的结果证明了这种双波段调制模式的正确性.     

级联多电平逆变器全调制比的特定谐波消除

级联多电平逆变器采用阶梯波调制策略虽然能够产生所需要的基波电压而又不产生低次谐波,但该方法只能在很高的调制比下才能应用,而在中低调制比下不存在具有实际意义的解.为了解决这个调制宽度问题,提出了用多段调制模式的办法来计算级联多电平逆变器的开关角度.本文中利用四段式的方法证明了在中低调制比下,具有实际意义的开关角度仍然存在.针对特定消谐方程组的求解,本文提出一种高效的同伦迭代计算方法,通过将非线性方程组转化为偏微分方程组,然后采用龙格库塔法对其进行求解,最后将该值作为迭代算法的初值继续计算即可求得.对比其他的迭代法,该方法具有很宽的收敛范围.实验结果证明了这种多段式调制模式以及同伦迭代算法的可行性和正确性.     

遗传算法应用于多电平最优化阶梯波技术

最优化阶梯波是多电平逆变器常用的控制策略,其核心就是求解一组非线性方程组,但因不能得到解析解,而用迭代法获得数值解的难度仍然很大,故提出了应用遗传算法来进行求解的思想,通过评价函数来最小化主要的低次谐波,然后编写了相应的MATLAB程序,求解了在评价函数<0.5%的解的轨迹。最后的仿真和实验也证明了该方法的实用性。     

选择性谐波消除法在多电平逆变器故障调制中的应用

随着多电平逆变器应用的增多,其开关故障运行控制问题也尤为突出。将选择性谐波消除法SHE(selective harmonic elimination)应用到多电平逆变器的容错控制中,提出一种提高系统可靠性的新型方法。利用SHE方法通过只屏蔽故障单元,不降低非故障相逆变器的容量进行容错。原来的SHE方法只能修正电压幅值,通过改进SHE来修正相移角的容错控制方法,可以使逆变器输出均衡的线电压和负载电压。提出的SHE方法容错控制适用于多电平逆变器的不同拓扑结构,对逆变器的低次谐波消除效果较好,补偿谐波具有灵活性和实用性。仿真和实验结果验证了提出方案的有效性。     

Flying Capacitor Multilevel Inverter Control Considering Lower Order Harmonics Elimination Based on Newton-Raphson Algorithm

Newton-Raphson-based flying capacitor multilevel inverter modeling is investigated for capacitor voltage balancing. Without using voltage feedback, Newton-Raphson method determines the best switching pattern for maintaining nil mean current in all capacitors, hence minimizing the capacitor voltage fluctuation and eliminating certain harmonic orders. Flying capacitor multilevel inverter (FCMI) modeling is developed to work with the selective harmonic elimination (SHE) technique to obtain a programmable pulse generator for multilevel inverter commutation cell control. Theoretical results are verified by experiments and simulations for a flying capacitor four-level inverter. Results show that the proposed method does effectively eliminate a number of specific low order harmonics, and the output voltage is resulted in low total harmonic distortion and with balanced flying capacitors.