开关损耗优化的级联型逆变器全区域空间矢量调制策略

利用错时采样技术将级联型逆变器的多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化为逆变器各层采样点相互错开,每个采样点仅需控制某层3个功率单元的分解三电平SVPWM调制;通过分析功率单元H桥电路的内在关系,本文从三电平短矢量的6种冗余开关形式中选出一种开关损耗最优的开关动作序列;推导出逆变器正常运行状况下的线性调制策略,以及故障运行状况下维持输出基波电压不变的三电平过调制策略;最后利用傅里叶级数推算出线性调制和过调制区域内输出基波和谐波电压幅值的计算公式。通过样机实验表明,本文提出的调制策略在保证开关损耗最优的前提下,不仅可以应用于线性调制区域,而且也可以应用于过调制区域,同时两个区域内都能保证基波电压的幅值随调制比成线性输出关系。在功率单元直流电压下降或部分功率单元故障旁路时,使用过调制策略可以使系统从线性工作状态平稳过渡到六阶梯波状态,直至六阶梯波时输出最大值;同时,相应过调制算法易于软件实现,是一种适用于级联型逆变器的全区域调制方法。     

基于基波电压幅值线性输出控制的 SVPWM过调制新算法

传统的空间矢量脉宽调制（SVPWM）过调制控制需要预先存储大量的数据，系统存储量庞大，但控制精度却不理想。该文提出了一种新颖的基于基波电压幅值线性输出控制的SVPWM过调制算法，该算法不需要存储数据，能够使逆变器平滑的从线性调制工作状态过渡到六阶梯波工作状态，非常适合数字化应用。文中分析了应用该算法以后，逆变器输出电压的谐波畸变（THD）情况，以及主要谐波成分百分含量的变化情况，并和其它控制算法进行了技术指标对比。分析及相关实验证明，该算法具有输出基波电压增益线形、谐波电压含量低以及实现简单的优点，非常适合异步电机实际应用。     

基于SVPWM过调制策略的SRG风力发电系统并网逆变器

以四相8/6极开关磁阻发电机(SRG)为例,介绍了SRG工作原理以及实际工作中的饱和非线性,以傅里叶级数为工具建立非线性数学模型,并针对SRG发电系统的应用场合,采用了一种基于基波电压幅值线性输出控制的SVPWM过调制算法:在过调制区域内,引入幅值系数的概念,基于幅值系数和空间矢量图的顶点电压矢量,计算逆变器输出电压矢量与参考电压矢量的关系,并进一步推导出过调制区的基本电压矢量作用时间。该算法能有效解决对于SRG小功率发电系统,多电平逆变技术不适用,传统的两电平SVPWM算法控制精度又不够理想的问题。在Matlab平台进行仿真,结果表明,基于SVPWM过调制算法的逆变电路能将SRG的输出电能回馈电网,在动、静态环境中均能得到理想的输出电能质量。     

一种SVPWM过调制算法及其在两电平逆变器中的应用

过调制能够有效地提高逆变器的输出基波电压,传统的空间矢量PWM过调制算法需要经过复杂的实时计算或查表,不易于实现。针对此问题,研究一种过调制算法,不需要经过复杂的运算和查表,易于实现,能够使逆变器从线性调制区平滑地过渡到六阶梯波工作区,并且输出电压谐波含量低。在两电平逆变器矢量控制系统上对过调制算法进行了实验。理论分析和实验结果表明该算法具有输出电压谐波含量低和实现简便的优点,适合应用于矢量控制系统中。     

一种新型级联多电平单相空间矢量调制研究

采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的级联H桥多电平逆变器,由于电压矢量数目过多,导致PWM发波时间计算困难及电压矢量选择复杂。对此研究了一种优化单相空间矢量级联多电平控制算法,将二维坐标空间矢量映射到一维坐标轴上,并根据对称原则选择扇区矢量,减少级联单元输出功率不平衡率,计算结果表明采用新的SVPWM算法可实现功率单元均衡输出。实验结果表明,所研究的算法实现了单相级联多电平SVPWM的简化,输出电压波形畸变率较小。     

新型SVPWM 5电平逆变器算法及过调制研究

为提高逆变器直流母线电压利用率,降低谐波,扩大电机的运行范围,提出了改进型5电平逆变器SVPWM算法及其过调制控制,通过对新算法和先前算法进行比较以及仿真结果表明,新算法的效率很高,输出基波电压幅值与调制系数呈线性关系,实现从线性调制区到6拍波之间的平滑过渡.基于DSP28335和FPGA控制器进行算法实现,并在二极管钳位式5电平实验平台上进行实验验证,实验结果验证了这种算法的有效性和可行性.     

一种用于三电平逆变器的双模式过调制策略

为了提高直流母线电压利用率及实现线性调制到过调制最大输出(六阶梯波)的平滑过渡,研究了一种快速计算过调制中控制角的双模式过调制算法,该算法简单、有效,程序执行时间短,能够使系统的调制范围由线性调制区的最大范围( SVPWM)0～90.7％扩展到0～100％,并搭建中点箝位型三电平逆变器实验平台,对该双模式控制策略下的有效性进行了验证.实验结果表明,输出电压明显提高,可以满足多数高转矩输出或较低电压场合的需求,该策略具有实用性的参考价值.     

混合十三电平逆变器的倍频调制及功率均衡方法

在逆变器输出电平数目相同的情况下,相比传统级联多电平逆变器,直流侧电压比为1:1:1:3的混合十三电平逆变器拓扑能够减少使用的直流电源和开关器件数量。为解决该拓扑级联单元间输出功率不均衡的问题,并实现倍频调制提高等效开关频率,提出一种在高压单元采用阶梯波调制、低压单元采用融合载波移相和载波移幅的混合倍频调制策略和该策略下的功率均衡控制方法,从而实现了全调制度范围内4个单元之间的输出功率均衡以及3个低压H桥单元之间开关损耗的平均分配,同时保证高压单元功率器件工作在基波频率状态,降低损耗,且逆变器输出电压波形具有3倍频特性。最后通过仿真和实验证明了理论分析的正确性及方案的可行性。     

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。     

SVPWM逆变器过调制算法的分析与实现

电压源型逆变器,根据最大调制系数(MI)的大小逆变器工作在三种不同区域:线性调制、过调制Ⅰ和过调制Ⅱ区,不同的区域对应着不同的算法以实现线性控制逆变器输出电压。本文进行分析,针对过调制Ⅱ区提出参考电压矢量概念,简化了算法,并利用Intel公司80C1 96MC芯片实现,给出了实验输出波形。     

级联型逆变器的新型多电平SVPWM研究

多电平SVPWM的研究,目前主要集中在错时采样SVPWM.错时采样SVPWM算法复杂,实时性差.对该SVPWM调制技术进行分析,应用一种能显著降低算法复杂度的新型多电平SVPWM技术——单元矢量延时叠加SVPWM技术.该算法显著降低了算法复杂度,且实时性极好.通过Matlab仿真和实验研究,验证了方案的可行性和实用价值...     

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。     

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。     

一种融合最近电平逼近调制的空间矢量调制算法

多电平变换器由于具有较小的电压应力、较高的器件耐压等级和过流能力及较低谐波含量等优点已取代两电平变换器在中高压大功率场合中的应用.级联型多电平H桥变换器(CHMC)由于具有较好的灵活性与高度集成化使得其在工业领域得到广泛应用,文中针对三相CHMC的应用提出一种基于最近电平逼近调制(NLM)技术原理的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法.相比于传统SVPWM算法,所提算法只需检测离参考矢量最近的调制矢量点而无需同时检测三个作用矢量点,算法实时性较强.利用SVPWM算法与NLM算法之间的等效性由三相占空比推出三个作用矢量占空比,利用三相占空比比值的大小推出开关矩阵表达式,由所得表达式直接决定优化的开关序列,并根据该开关矩阵进而推出触发脉冲表达式.所提SVPWM算法不依赖于电平数,算法简便,运算速度快.仿真与实验验证了所提算法的正确性与可行性.     

基于矢量分解的多电平逆变器简化SVPWM算法

为进一步提升多电平逆变器空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)算法的计算效率,并增强其拓展性,提出了一种基于矢量分解的简化算法.介绍了一种基于虚拟作用时间的两电平SVPWM算法,不需经过区域判断即可实现基本电压矢量作用时间的统一计算,从而减少算法计算量;通...     

新型模块化多电平变流器的控制策略研究

针对轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的应用,基于新型的模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,简称MMC)结构,建立了MMC变流器系统的电磁暂态模型,分别研究了MMC变流器的装置级控制和系统级控制.其中装置级控制实现了对MMC变流器的多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制和直流侧电容电压平衡控制;系统级控制利用基于反馈线性化的非线性控制器,实现了对系统有功功率和无功功率的解耦控制.通过仿真软件PSCAD/EMTDC对所述控制方法进行了验证,仿真结果证实了控制方式的可行性.     

级联H桥多电平逆变器空间矢量调制与三角载波调制统一理论

三角载波PWM(TCPWM)法和空间矢量PWM(SVPWM)法是级联H桥多电平逆变器主要的PWM调制方法。这两种调制方法存在一定的本质关系,但目前还没有很好地解决关于这两种方法的统一理论。针对这一问题,深入研究了多电平SVPWM序列与TCPWM的统一,通过在TCPWM调制波中叠加零序分量得到与SVPWM完全吻合的序列,最终推导出n电平含任意段数的SVPWM序列与TCPWM的统一,最后通过实验验证了该统一理论的正确性。     

新型SVPWM五电平控制算法及过调制研究

为提高直流电压利用率,减少五电平逆变器SVPWM算法的计算时间,提出了一种新型SVPWM算法。新算法无需对坐标系进行变换,计算中不会出现根号矩阵,因此减少了计算量且可应用到五电平及多电平领域,并对过调制区域的控制进行了分析以扩大调制范围。通过对现有算法与先前算法进行比较表明,新算法的效率很高。基于DSPTMS320F28335和FPGA控制器进行算法实现,并在二极管箝位式五电平实验平台上进行实验,结果验证了这种算法及过调制区域控制的有效性和可行性。     

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。