基于载波实现的二极管钳位型三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽调制方法

首先介绍了二极管钳位型三电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)和虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)原理,给出VSVPWM在第一扇区各分区的开关序列。建立包含中点电压平衡方程在内的二极管钳位型三电平逆变器的调制模型,分析VSVPWM策略与基于载波脉宽调制(CBPWM)策略的内在联系,得到基于载波调制的VSVPWM方法(CB-VSVPWM)。在保持输出线电压不变的前提下,改变某一相1电平作用时间来调节由于参数及积累误差造成的中点电位的偏移。最后,实验结果验证了理论分析的正确性。     

四开关三相逆变器全调制度范围内两种等效PWM算法

为提高两电平逆变器单桥臂故障重构拓扑四开关三相逆变器(FSTPI)的直流电压利用率,提出了一种FSTPI的空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制算法,该算法根据调制度的大小将整个过调制区域划分为过调制模式Ⅰ区、过调制模式Ⅱ区和过调制模式Ⅲ区。为揭示全调制度范围内FSTPI的SVPWM算法和载波脉宽调制(CBPWM)算法的内在联系,从调制函数角度出发,基于PWM规则采样法,分别推导了与这三个过调制模式区SVPWM算法等效的CBPWM算法,并得到了随着调制度变化,全调制度范围内CBPWM相应等效调制函数的变化规律。理论研究表明,全调制度范围内,FSTPI的SVPWM算法是一种特殊形式的CBPWM算法。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。     

过调制区内两电平SVPWM与CBPWM算法的内在联系研究

在低压电机驱动控制系统中,通常采用过调制方式来提高直流电压利用率,进而扩展电机运行范围。为揭示电机驱动控制算法中过调制区内空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modu lation,SVPWM)和载波脉宽调制(carrier-base PWM,CBPWM)算法的内在联系,该文首先分析基于叠加原理的SVPWM过调制算法;然后根据脉宽调制的规则采样法,分别推导出了过调制I段和II段与SVPWM等效的CBPWM调制函数形式;最后给出随着调制度变化相应的等效调制函数的变化规律。理论研究表明:在线性调制区和过调制区内SVPWM都是一种特殊形式的CBPWM算法。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

两电平与三电平NPC逆变器单桥臂故障重构拓扑SVPWM算法比较研究

四开关三相逆变器(four-switch three-phase inverter,FSTPI)和八开关三相逆变器(eight-switch three-phase inverter,ESTPI)分别为两电平逆变器和三电平中点钳位型(neutral-point-clamped,NPC)逆变器的单桥臂故障重构拓扑,不同故障重构桥臂对应不同的FSTPI和ESTPI拓扑。在分析二者工作原理的基础上,对所有FSTPI和ESTPI的拓扑、空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法及其等效载波脉宽调制(carrier-based pulse width modulation,CBPWM)算法进行比较研究。理论研究表明,所有FSTPI和ESTPI都可等效为施加某些限制条件的三电平NPC逆变器拓扑,且直流电压利用率为其一半。这些FSTPI和ESTPI的SVPWM算法都分别互相等效,并且这6种拓扑的SVPWM算法等效CBPWM算法都是以两个相同的相位相差π/3的正弦波为两相调制函数与三角载波进行比较,不同之处仅在于三角载波个数。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性与有效性。     

一种简化三电平SVPWM方法研究

调制技术是逆变器的核心技术。以二极管箝位三电平逆变器为对象,在理论分析两电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法与三电平电压SVPWM方法联系的基础上,研究了一种七段式简化三电平SVPWM技术。此方法主要优点是其实现方式是以七段式两电平SVPWM方法为基础,调制方法简单,易于数字化实现,而且根据这种调制方法自身特点提出一种中点电压控制的具体方法,该电压控制方法基本不会增加调制方法的复杂度。最后通过实验证明了该方法的有效性和正确性。     

单相Z源三电平中点钳位逆变器空间矢量调制方法

研究了一种单相Z源三电平中点钳位（NPC）逆变器。提出了一种适用于该单相Z源三电平NPC逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法,实现了逆变器的升压输出。根据负载电流方向和直流侧分压电容电压偏差的大小,通过调整正负小矢量的作用时间,实现了直流侧分压电容中点电位的平衡控制。仿真结果验证了该单相Z源三电平逆变器及其空间矢量调制方法的有效性。     

新型三电平变流器中点电压控制策略及其可控区域

针对三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器中点电压波动问题,分析了三电平变流器基本工作原理,提出了一种适用于任意调制策略的三电平变流器中点电压平衡策略。该策略以输出线电压满足要求为控制目标,根据中点电压的波动情况实时修正调制策略的输出开关状态。鉴于单开关周期完全可控区域的重要意义,本文分别分析了调制策略为正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略时新型中点电压平衡策略的单开关周期完全可控区域。理论分析和仿真结果表明,新型中点电压平衡策略具有普遍适用、实现简单的优点,其单开关周期完全可控区域受调制策略、调制度、运行时间和功率因数的影响。     

飞跨电容型多电平逆变器空间矢量与载波脉宽调制统一理论研究

目前对于飞跨电容型多电平逆变器下载波脉宽调制(carrier-based pulse width modulation,CBPWM)和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)之间的统一理论尚缺乏系统的分析和研究。该文针对飞跨电容型逆变器众多的冗余状态,对其输出序列中各开关序列及其作用时间做了详尽的分析,并在此基础上提出了一种新颖的调制波分解方法,该法可以在调制的半个周期中自由分配冗余状态的作用时间,以满足不同的输出需求。以三电平和五电平逆变器为例,通过此法向CBPWM调制波注入零序电压再行分解调制,可以得到与SVPWM一致的调制序列,达到利用简单易行的CBPWM来实现复杂的SVPWM输出的优势,并将该统一理论推广到n电平下任意段数,仿真和实验表明了该理论的正确性。     

混合钳位式三电平逆变器新型调制策略研究

对高压、大功率混合钳位式三电平逆变器的结构、工作原理及相应的电压空间矢量进行了分析。并分析了4种电平状态下电流的流通路径,得到了开关状态切换应当遵循的原则。详细研究了电压空间矢量分别在能量馈出和馈入状态下对钳位电容电压和中点电位的影响特性,得出了相应的钳位电容电压平衡调制策略和空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略。仿真和实验证明了所提调制策略的正确性和有效性。     

三电平逆变器中点电压偏移最小化的调制方法

简单阐述了三电平逆变器的空间矢量调制(SVM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法.由于P型和N型小矢量对中点电压具有较明显的影响,提出了一种用于二极管中点箝位(NPC)型三电平逆变器中点电压偏移最小化的方法,探讨了其控制原理,并详细论述了所提算法的实现过程.仿真和实验结果证明了该控制算法的有效性.最后在该调制方法的基础上,实现了基于零序分量叠加的SVPWM算法,以便更有效地抑制中点电压波动.     

大功率逆变器PWM调制方法研究

大功率逆变器一般开关频率较低,调速范围较宽,在整个调速范围内载波比变化大,且在载波比较低时谐波含量大。通常使用一种调制方法不能满足要求,给出了一种由正弦脉宽调制、谐波消除法和方波组成的混合调制方法,在低速时使用异步正弦调制,中速时使用同步正弦调制和谐波消除法,高速时使用方波,并解决了各种方法之间的平滑切换的问题,最后进行实验验证,证明了该方法确实可行。     

变频器参数及调制方式对共模电压的影响

PWM变频器被广泛应用于在电机驱动系统中,但其输出电压中的共模电压会产生许多负面效应,因此确定影响共模电压的各种因素对提出有效的共模电压抑制策略有重要的意义。采用解析、仿真和实验验证的方法围绕变频器参数和调制方式对共模电压的影响展开研究,研究结果表明:变频器参数中直流母线电压利用率增大时共模电压减小;载波比变化时共模电压基本不变;死区时间增加时共模电压增大;不同调制方式SPWM和SVPWM在相同直流母线电压利用率下的共模电压大小相近。进一步讨论了在VVVF控制调速时直流母线利用率和载波比同时变化时共模电压的变化规律,实验表明低速时共模电压更大,应当重视电机低速时共模电压产生的危害。     

基于PSM技术的高压开关电源研究

脉冲阶梯调制(PSM)技术是将脉宽调制(PWM)技术与阶梯调制(SM)技术相结合,是高电压、大功率电源系统中的一种重要的调制技术.本文在阐述了SM(阶梯调制)技术和PWM技术的工作原理和特点的基础上,详细论述了PSM技术的基本原理及其控制方法,并通过实验验证了应用此技术的电源系统的可行性和优越性.     

三电平逆变器SHEPWM的一种空间电压矢量合成算法

三电平逆变器的特定谐波消去脉冲宽度调制(SHEPWM)的开关角难于实时求解,而两电平的SHEPWM调制可由基本空间矢量SV组成的矢量序列实现。在三电平的空间矢量六边形所分解的两电平小六边形中,得出三电平SHEPWM所需的基本SV矢量切换状态表,推导基本SV矢量的作用时间,形成矢量序列,实现了三电平逆变器SHEPWM的一种电压矢量合成新算法,该算法中的开关角可通过基本SV矢量运算而直接生成且易于快速实现。     

感应耦合电能传输系统的移相与脉冲密度混合电压调控策略

针对感应式无线电能传输系统中高频逆变器效率和负载电压无级调节的两个关键问题,提出一种移相脉宽调制(PSPWM)和脉冲密度调制(PDM)兼用的混合调制方法,其中,变流器主频率一定、开关处于电压软开关状态,有选择地对PDM中某一脉冲实施移相处理,并利用脉冲密度数和移相角大小调节输出电压和功率,实现变流器的高效率运行和输出电压平滑稳定调节。通过实验,对上述PDM和PSPWM与所提出的混合调制方式的负载输出电压平滑性与逆变器效率进行了对比分析,所提出的混合调制方式在实现无级调压的情况下纹波系数较PDM减少了9%、逆变器的损耗相对于PSPWM减小了5%~20%。     

一种TSPWM调制算法的等效实现方式

针对传统三相逆变器中由于高频开关动作而产生高峰值高频共模电压的问题。首先对电机驱动系统空间矢量脉宽调制（SVPWM）与三态脉宽调制（TSPWM）下的共模电压进行对比分析,并在此基础上研究了非连续脉宽调制（DPWM1）的调制波与TSPWM的调制波之间的关系,给出了基于载波的TSPWM调制实现方法。然后,研究了正负极性载波之间的关系,给出了负极性载波在工程上的一种实现方式。最后对所提的TSPWM调制实现方法进行仿真和试验验证。结果表明,可以用DPWM1的调制波的实现方式来实现TSPWM的调制波,负极性载波下的脉宽调制（PWM）信号可以由正极性载波代替生成。     

一种改进的CHB多电平变换器PWM调制策略

级联H桥CHB（cascaded H-bridge）多电平变换器是中压大功率电机驱动系统最广泛采用的拓扑,传统LS-PWM和PS-PWM不能很好地兼顾输入、输出电流的谐波性能,对比了CHB多电平变换器在这两种调制策略下的输入和输出THD,分析了两种方法下输入、输出波形产生区别的本质原因,进而探讨了一种局部载波移相PWM调制方法。该方法吸收了两种调制方法的优点,发挥PS-PWM调制时模块功率均衡和网侧输入电流谐波低的特点以及LS-PWM输出电能质量好的特点。最后,搭建了三相七电平CHB变换器实验平台,对局部载波移相PWM调制策略进行了验证。     

有源中点钳位多电平逆变器空间矢量调制与三角载波调制统一理论

目前有源中点钳位多电平逆变器(ANPC)中三角载波正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)之间的统一理论尚缺乏系统的分析和研究。在仔细分析其拓扑结构以及开关序列后,针对其相电压冗余开关状态众多的特点,提出一种全新的调制波分解策略。该方法避免了传统调制波分解策略无法确定相电压冗余状态及开关序列的弊端,同时物理意义明确,可以被应用于级联H桥等其他具有众多相电压冗余状态拓扑的统一理论研究。通过给三相正弦调制波注入零序分量,并根据开关管的自由度进行子调制波分解,经SPWM后的信号直接用来触发开关管的开断,从而得到唯一确定的开关序列,且和SVPWM有相同的控制效果。将该理论推广到n电平下任意段数输出,实验验证了该理论的正确性。     

一种新型多电平直接脉宽调制方法

在研究了多电平逆变器模型及其脉宽调制(PWM)算法原理的基础上,提出了一种新型的适用于各种电平数目逆变器的直接PWM方法,分析了这种PWM方法的基本原理,给出了算法实现的原理框图,最后使用PSCAD仿真软件做了仿真研究,仿真结果验证了算法的正确性和有效性.文中提出的PWM算法的基本思想是由三相参考电压直接确定逆变器各个桥臂电路输出的开关函数及其作用规律,因此称之为直接PWM算法.与基于载波调制的多电平PWM算法和多电平SVM算法相比,该算法具有原理简单、实现容易、运行速度快、占用CPU时间少等优点.     

基于载波的空间矢量脉宽调制方法分析

介绍了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,将SVPWM和规则采样PWM进行了对比分析,给出了两种不同形式的SVPWM调制函数表达式,并证明了二者的等效性。特别是将零矢量分配方式与各种SVPWM连续调制和不连续调制之间的关系统一于一个调制函数表达式中,从而揭示出SVPWM实质上是一种零序分量注入式载波PWM。由此提出了基于载波的SVPWM实现方法,且在Matlab/Simulink环境下通过仿真分析验证了该法的正确性和有效性。