优化多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术在逆变器脉宽调制(PWM)控制,尤其是在高压大容量多电平逆变器控制方面备受关注。利用三角余弦函数倍角关系,将七电平逆变器多波段SHEPWM消谐方程组转换为代数多项式组的形式,然后利用Matlab中Solve函数得到全调制比下的所有解。经分析,绘制了总谐波畸变率(THD)最小值随调制比变化的曲线及对应的消谐开关角度轨迹。仿真和实验证明,利用该方法求取的开关角度解正确可行,并且具有高效、快速等优点,对开关角度合理选取及改善多电平逆变输出电压质量很有意义。     

三电平逆变器SHE-PWM的研究

以应用于高压变频装置的三电平逆变器为特定的研究对象,对特定消谐(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation,SHEPWM)技术的求解与应用进行了分析和研究。针对用数值算法求解SHEPWM非线性方程组时初值选择困难的情况,提出一种新的求解方程组。建立了NPC逆变器SHEPWM方法的数学模型,着重介绍了同伦算法的基本思想、模型构造以及求解方法,最后对用同伦算法计算的NPC逆变器模型的结果进行了仿真和实验研究,研究结果证明了SHEPWM和同伦算法的可行性。     

基于SHEPWM的级联五电平高频逆变器

高频逆变输出如超声换能器等应用场合,由于输出频率高,采用传统的正弦脉宽调制(SPWM)方式对开关频率的要求极高,单纯通过提高开关频率难以满足输出谐波要求.多电平技术可在低开关频率下获得更好的输出波形,在此将特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术应用到级联型高频逆变器的控制中.针对两路级联(五电平)电压型逆变器,提出一种计算相对简单的特定谐波消除模型,称为镜像剩余谐波消除模型.该模型分别对两路级联逆变器单元的输出谐波进行建模,利用第2路逆变器中的谐波作为第1路逆变器谐波的镜像谐波,实现谐波消除.通过仿真和实验验证了该模型的谐波消除效果.结果表明所提模型能够较好地实现特定谐波的消除,相比直接法多电平SHEPWM谐波消除方法具有建模简单、计算方便的优点.     

基于MOPSO的三电平SHEPWM方法研究

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法具有功率器件开关损耗低、输出电压质量高、有效消除低次谐波等优点,在三电平逆变器的控制中得到广泛应用。这里在分析三电平SHEPWM方法原理的基础上,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解三电平SHEPWM开关角,将非线性方程组的求解转化为对特定目标的优化,无需给定开关角初始值;分析了该方法的谐波特性,包括未消除谐波幅值的变化规律和总谐波畸变率(THD)的变化规律。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,SHEPWM方法达到了消除特定低次谐波的目的。     

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。     

一种新型级联多电平逆变器SHEPWM控制技术

传统级联型多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术只适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,这使得SHEPWM消谐效果变差。此处提出了一种直流侧电源电压不相等的多电平逆变器SHEPWM技术,并利用多种群遗传算法(MPGA)求解所建立的非线性方程组,得出了开关角度轨迹,且确定了性能最优的一组解,通过仿真和实验研究验证了理论的正确性。     

基于DSP在线实现特定谐波消除技术的2种方法

在数字信号处理器中分别用线性插值法和牛顿迭代法实现了特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术开关角度的在线计算。首先,利用三角函数倍角关系将级联七电平逆变器SHEPWM消谐方程组转换为代数多项式方程组的形式;然后,利用数学软件MATLAB中的Solve函数对其进行求解得到了调制比区间[0.485,1.07]内的所有解,并绘制了开关角度随调制比变化的轨迹,分析了开关角度变化的特点。选取其中一组开关角度,分别用数据查表结合线性插值的方法和对开关角度进行一元线性拟合并用拟合方程求解的开关角度作为牛顿迭代的初值而后用牛顿迭代法计算开关角度的方法,实现了级联七电平逆变器SHEPWM开关角度的在线计算,对2种方法的特点进行了分析和比较。仿真和实验证明了利用Solve函数求解多项式方程组得到的开关角度解是正确的,所述2种方法是可行的。     

三电平NPC逆变器的SHEPWM和DPWM切换策略研究

三电平中性点箝位(neutral point clamped,NPC)逆变器在中压大容量场合中广泛应用。中压开关器件的开关损耗较大,开关频率较低,采用特定谐波消除脉宽调制(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)可消除输出电压中大部分低次谐波,提高电流波形质量。但三电平拓扑存在中点电压偏移的问题,该调制实现中点电位调节较困难。利用注入零序电压能够实现断续脉宽调制(DPWM),注入不同的零序电压会使中点电位偏移不同。提出SHEPWM和DPWM切换策略,稳态下使用SHEPWM实现高质量电流输出,出现中点偏移时再切换到不同的DPWM实现调节。结合两者优点,在维持开关频率恒定的前提下实现高质量的稳态电流和良好的中点电位调节能力。最后,搭建2.5 MW三电平NPC逆变器仿真模型,验证所提切换策略的正确性和有效性。     

多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系

为了利用已知的较低电平数多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)问题的解,来构建、丰富和完善具有较多电平数的多电平逆变器的SHEPWM问题的解的集合,该文从SHEPWM非线性方程组的形式、多电平逆变器输出电平的物理概念、多电平逆变器SHEPWM问题解的多重性等方面出发,提出并研究了多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系。以级联多电平逆变器为例,对七电平逆变器M=0.38、五电平逆变器M=0.76和三电平逆变器M=1.14时的方程组的数值解进行了实验研究,结果证明了所求数值解能够实现基波控制、谐波消除目标、七电平对五电平和三电平、五电平对三电平逆变器SHEPWM问题的解包含关系。     

基于随机牛顿法(SNM)的级联多电平逆变器特定谐波消除

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术,通过计算最优的开关角度,在保证期望基波电压输出的同时有效消除选定的低次谐波,具有开关频率低、波形质量高等一系列优点。为了提高SHEPWM非线性方程组的求解可靠性和快速性,提出了将粒子群优化算法(PSO)与牛顿迭代法相结合的随机牛顿法(SNM),通过Matlab编程求解SHEPWM非线性方程组验证了SNM求解的可靠性和快速性。最后通过搭建单相7电平级联H桥逆变器和三相D型接线11电平级联H桥逆变器仿真实验系统,验证了SNM求解的开关角度能够实现基波控制目标并有效消除选定的低次谐波。     

基于Walsh函数的多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术

基于Walsh函数变换的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonics elimination pulse width modulation,SHEPWM)技术存在调制比受限的问题,为此,提出了基于Walsh函数的多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术。该方法通过分析傅里叶级数变换下的多电平多波段SHEPWM电压波形,归纳出调制比从0到1之间变化时多电平逆变器多波段统一的SHEPWM非线性方程组,再利用Walsh函数变换对其进行求解,从而同时解决了拓展调制比、在线计算、实时控制的难题。以7电平为例,给出了各个波段下的Walsh函数分段线性方程组及开关角度轨迹,同时还考虑了调制比切换处多组解的情况。算例结果验证了该方法的可行性。     

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.     

链式多电平变换器特定谐波消除脉宽调制方法研究

链式多电平变换器调制方法中,特定谐波消除脉宽调制SHEPWM(SelectedHarmonicElimi-nationPulseWidthModulation)具有输出波形质量高、消除谐波效果好、直流电压利用率高等优点。研究了链式多电平变换器的SHEPWM技术,针对其1/4周期对称的阶梯波形,给出了一种每个H桥开关频率相同的控制方法,同时列出了该方法下的链式多电平变换器的SHEPWM通用非线性超越方程组,重点提出了利用单个H桥的开关角度叠加求取初值的方法。以5电平链式多电平变换器为例,通过Matlab仿真证明了结论的正确性。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术，针对1／4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1．158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

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...     

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。     

基于捕食策略遗传算法的3电平中点箝位型逆变器特定谐波消除脉宽调制技术

基于遗传算法(GA)的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术存在易早熟、易收敛于局部最优解等问题,影响了开关角度解的精确度。为此,提出了基于改进遗传算法的3电平SHEPWM控制技术。该方法通过采用捕食策略遗传算法(PSGA)对3电平SHEPWM方程组进行求解,解决了传统数值算法对初值的依赖性、标准遗传算法易早熟等问题,同时该方法可拓展到更多电平的SHEPWM方程组求解中。以1/4周期3角度SHEPWM方程组为例,给出了各个调制度下的开关角度轨迹,同时给出了较高调制度下的另1组可行解。算例结果验证了该方法的正确性。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）技术，针对1/4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1.158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

三电平逆变器SHEPWM优化方法的研究

以中点箝位型三电平逆变器(Three-level Inverter,简称TLI)为模型,提出了基于蚁群算法(Ant Colony Algorithm,简称ACA)求解非线性方程组的方法.求取特定消谐脉宽调制(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulated,简称SHEPWM)的开关角度.ACA在求解非线性方程组时无需求解方程的初值,故加快了计算速度.用MatLab/Simulink仿真研究了消谐波的效果.并用IGBT搭建了中点箝位型TLI实验电路模型,对SHEPWM的消谐波效果进行了验证.实验结果证明了基于ACA的SHEPWM求解方法在TLI应用中的有效性.