五相电压源逆变器最近四矢量最小谐波电压调制方法

为了优化五相电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)空间矢量调制的输出电压,降低输出电压的谐波分量,减少在五相电机所产生的谐波电流,降低电机运行噪声,提出一种谐波电压最小的最近四矢量五相空间矢量调制算法。通过引入合成基本矢量的方法,在三次谐波子平面对谐波电压进行数学分析,得到了最小谐波电压的调制算法。在最近四矢量的正弦调制区,选取合适的合成基本矢量,可使相电压谐波成分抑制为零;在非正弦过调制区,通过谐波最优解来求出空间矢量所在扇区的两合成基本矢量的大小,实现最小谐波的空间调制算法。通过仿真和实验,同两矢量和改进四矢量调制算法进行比较,仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性和可行性。     

基于调制函数的五相电压源逆变器SVPWM算法

针对五相电压源型逆变器(VSI)空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)算法中计算量大、运算复杂和实时性差的问题,提出一种基于调制函数的五相SVPWM等效算法。根据PWM算法中调制波和载波相比较的对称规则采样思路,在判断参考电压矢量所在扇区之后,直接计算出五相PWM信号的调制函数;当出现饱和现象时,利用简单的限幅操作取代传统算法中的除法运算。理论分析结果表明,所提出的等效算法避免了复杂的坐标变换和三角函数运算,能够有效提高计算精确度和速度。实验结果验证了该方法的可行性和有效性。     

五相电压源逆变器的空间矢量脉宽调制方法研究

为提高五相电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)的直流母线电压利用率,减少输出相电压中所含的谐波分量,提出一种改进的基于最近四矢量的五相VSI空间矢量脉宽调制算法。根据调制系数的不同,将整个调制范围分为正弦调制区和非正弦调制区。在正弦调制区,通过合理分配空间矢量的作用时间,使得输出相电压为标准正弦波形,不含有任何谐波成分;在非正弦调制区,通过对谐波子空间内的电压矢量进行优化控制,在进一步提高直流母线电压利用率的同时,保证输出相电压中所含谐波分量更少,使逆变器工作在最优状态。仿真和实验结果验证了所提算法的正确性和可行性。     

空间矢量调制的五相Z源逆变器

为了提高传统五相电压源逆变器的直流电压利用率,在两电平逆变器拓扑结构的基础上提出了五相Z源逆变器的电路拓扑结构。逆变器利用Z源网络的升压特性,在开关切换时刻插入直通状态,使直流母线电压升高,从而提高了五相电压源逆变器的直流电压利用率和电压传输比。为减小逆变器输出电压谐波,采用优化的空间矢量调制算法对五相Z源逆变器进行调制,其中通过最小化三次谐波子空间的合成矢量来使输出电压的谐波减小。利用SIMULINK对五相Z源逆变器进行仿真,并采用基于数字信号处理器(digital signal processor,DSP)控制的实验平台对其进行实验验证。仿真和实验结果验证了该逆变器的可行性和调制算法的有效性。五相Z源逆变器能提高逆变器直流电压的利用率,可以用于直流电压受限的场合。     

一种新的N电平电压源逆变器的空间矢量调制算法

随着逆变器电平数的增加,其空间矢量调制算法(space vector pulse-width modulation,SVPWM)也越来越复杂。该文提出一种任意电平逆变器的SVPWM算法。对两电平逆变器的矢量作用时间进行线性变换,可获得任意电平逆变器中合成参考矢量的电压矢量及其作用时间。推导出任意电平和两电平之间的电压矢量及其作用时间变换矩阵。讨论任意电平逆变器脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)序列,提出一种电力电子器件损耗均匀分配的序列方式。最后,通过仿真验证算法的可移植性,在三电平实验室样机上,验证算法能满足逆变器控制的实时性要求。     

五相电压源逆变器SVPWM优化算法

为使五相电压源逆变器同时获得最大电压利用率及最小输出电压谐波,在分析两种SVPWM算法调制机理的基础上,设计了一种改进的相邻最近四矢量SVPWM算法。该算法在调制比为0~1.051 4范围内,通过消除谐波空间合成矢量,使得输出电压谐波为零;在调制比为1.051 4~1.23 1范围内,通过优化重新分配电压矢量作用时间来合成参考电压矢量,保证了谐波空间的合成矢量最小,使逆变器工作在最优状态。构建了五相电压源逆变器仿真模型以及FPGA实验平台,仿真和实验结果表明:在整个线性调制范围内,优化算法能够使五相电压源逆变器的输出电压谐波最小。     

基于扇区细分六相电压源逆变器全调制范围的空间矢量脉宽调制方法

基于12扇区的双Y移30°六相电压源逆变器(VSI)电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)存在逆变器开关次数较多、波形不对称、不利于数字化实现等问题。为解决这些问题,有学者提出24扇区的SVPWM方法,但没有涉及过调制。该文提出了一种基于扇区细分的六相SVPWM方法,将24扇区中的每个扇区进一步细分为5个区域。当调制度在0.577 4～0.622 1之间时,构造了谐波电压最小化的优化模型,采用外点法求解优化模型,使谐波电压得到有效抑制。与传统的12扇区SVPWM方法相比,相电压总谐波畸变率的平均值大约降低28%。当调制度在0.622 1～0.636 6之间时,构造了电压幅值差值最小化优化模型,使合成的相电压基波幅值略低于期望的基波幅值,但方法简单、计算量小。该方法可进一步拓展到多相电机系统,以提高系统运行性能。通过仿真分析和实验验证,验证了本文所提方法的正确性和实用性。     

改进的五相电压源逆变器SVPWM算法

根据五相系统基波空间的大空间电压矢量在三次谐波空间相应地变成小空间电压矢量的特点,在五相电压源逆变器最近四矢量SVPWM算法的基础上,提出了一种改进的SVPWM算法。新算法能够同时合成基波空间和三次谐波空间的参考电压矢量。以电压源逆变器供电的五相永磁同步电机的驱动系统为例,搭建了基于Simulink的仿真模型,仿真结果表明:采用改进的SVPWM算法能够同时控制定子基波和3次谐波电流,定子电流近似于平顶波,定子电流峰值降低,电机性能得到提高。     

基于新型双电压空间矢量调制的准Z源六桥臂电压源逆变器

传统多相逆变器输出电压幅值普遍低于输入电压。当负载过大,需要的直流母线电压会更高,相对应的滤波电容体积会更大,成本更高。在多相逆变器的传统控制中,死区设置的复杂性影响着输出波形的质量。针对这些缺点,将准Z源网络引入六桥臂电压源逆变器(QZS-SL-VSI)中,在分析传统六桥臂逆变器空间矢量调制策略的基础上提出了一种新的带直通控制的双电压空间矢量调制策略。首先,分析准Z源六桥臂电压源逆变器(QZS-SL-VSI)升压工作原理;接着,分析准Z源六桥臂电压源逆变器的电压矢量分布。在此基础上,详细阐述了所提出的带直通控制的双电压空间矢量调制策略以及两种基于直通零矢量作用时间分配的开关模式。最后,基于Matlab/Simulink进行仿真验证并设计了一台小功率样机进行实验验证。通过分析仿真与实验波形,充分验证准Z源六相逆变器及控制策略的正确性和可行性。     

Z源逆变器空间矢量调制的新策略

与传统逆变器相比,Z源逆变器允许逆变桥臂直通,通过控制一个周期内直通状态的时间便可实现输入直流电压的升降变换。首先,分析两种Z源逆变器的改进型拓扑并详细说明其工作原理;接着,阐述了Z源逆变器的空间矢量调制方法,进而提出一种新的基于直通零矢量作用时间分配的调制策略,以充分利用传统零矢量,并对开关表进行优化,减小损耗,实现最大升压,充分提高逆变器工作性能;再基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了主电路模型,采用基于C语言编程的S函数建模法实现Z源逆变器的新型调制策略进行仿真实验。最后,设计了1台基于DSP TMS320F28335控制的小功率样机,并进行了实验验证。实验波形很好地验证了改进型拓扑的优势,充分说明了新策略的可行性、有效升压性。     

基于虚拟矢量三电平NPC逆变器SVPWM调制算法

针对传统的三电平NPC逆变器SVPWM算法存在中点电压不平衡的原因,讨论了基于虚拟矢量SVPWM调制算法。分析了该算法利用三相零序电流分量为零的原理,能实现对中点电压的完全平衡控制,实验结果验证了该算法的可行性和平衡控制的有效性。     

五电平NPC-HB逆变器快速空间矢量调制算法的研究

针对多电平空间矢量调制算法在实际应用中复杂、计算量大等缺点,研究了一种快速的空间矢量调制算法,并运用到五电平NPC-HB桥逆变器中,简化了矢量定位及作用时间的求解过程,分析了NPC-HB五电平逆变器的工作原理,考虑到五电平逆变器含有125种开关状态,提出了减小开关频率及损耗的冗余开关状态选择方法。通过实验样机验证了该算法的有效性和可行性。     

六相电压源逆变器PWM算法

针对相移30°双Y联结六相电机,建立了一种基于邻近最大四矢量的六相电压源逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。根据基波电压调制系数的大小,将调制范围分为正弦调制区和非正弦调制区。在正弦调制区内,逆变器输出正弦相电压;在非正弦调制区内,提出了两种调制策略,通过注入适量的6k±1(k=1,3,5,…)次谐波电压来提高基波电压的幅值。其中的第二种调制算法同时考虑到了参考电压矢量幅值和相角的变化,所以得到了更少的谐波含量。针对算法中PWM波形不对称难以硬件实现的问题,根据电压平均值相等的原则对PWM波形进行了中心化处理,转变成易于硬件实现的形式。实验结果验证了算法的有效性。     

双重d-q空间下五相电压源逆变器空间矢量脉宽调制死区效应分析与补偿

电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)受到死区效应以及开关暂态过程等非线性因素的影响,导致负载电机定子相电流中含有低次谐波,畸变率较大。针对五相VSI系统,在分析其双重d-q子谐波空间及电压矢量空间状态分布的基础上,进行空间矢量脉宽调制算法死区效应的研究。然后,以五相永磁同步电机矢量控制算法为例,根据仿真中设置不同的死区时间得到的电压谐波含量,验证理论分析的正确性,同时对其电流控制方案进行改进,实现双重d-q空间下的谐波电流闭环抑制,从而对VSI系统死区效应进行补偿,达到了消除电机电流中低次谐波的目的。计算机仿真和硬件在环半实物实验结果均验证了该方案的正确性和有效性。     

多电平逆变器新型空间矢量调制算法

多电平逆变器空间矢量调制过程繁琐,基于参考电压分解理论,提出了一种适用于任何电平数逆变器的新型空间矢量调制算法。该调制算法将六个扇区内参考电压归一化至第一扇区,然后将参考电压直接分解至两电平,代入两电平空间矢量调制算法计算矢量作用时间,由两电平开关状态作用顺序进行反修正得到第一扇区等效开关状态,再经过反归一化获得六个扇区内开关状态作用顺序。实验结果验证了算法的可行性和有效性,且调制过程简单,易于实现,占用处理器资源少,实时性高。     

基于快速空间矢量调制算法的多电平逆变器电容电压平衡问题研究

二极管箝位式多电平逆变器由于结构简单,输出波形质量高,可以降低器件耐压等级,在高压大功率场合备受关注。但其存在直流测电容电压平衡问题,另外电平数增多时,空间矢量调制算法也变得复杂而难以应用。该文介绍了一种基于60°坐标系的通用SVM快速算法,可迅速得到参考矢量的最近3个空间矢量及各其各自作用时间。通过总结的矢量分布规律,能够快速得出所有冗余矢量而无须查表。另外对矢量切换原则和输出顺序也进行了分析。在其基础上,提出了动态选择冗余矢量和动态选择矢量序列的方法,针对不同功率因数负载下的电容电压平衡进行了研究并得出了其适用范围。针对高功率因数负载时电容电压失衡的原因,该文从一般意义上进行了分析,并针对五电平逆变器提出了具体的解决方法。仿真结果验证了该文算法的正确性和有效性。     

低功耗三相电压空间矢量调制的逆变器特性研究

为了提高直流电压利用率,减少谐波,在三相逆变器中采用电压空间矢量调制技术取代SPWM技术,合理放置零矢量,选择恰当的开关频率,降低开关损耗。采用双重傅里叶变换对输出谐波进行了定量分析,在Matlab环境下对空间电压矢量调制和SPWM进行频谱对比分析,结果表明,电压空间矢量调制下直流电压利用率提高了15%,谐波含量减小,谐波幅值也大大降低。     

级联多电平逆变器空间矢量调制算法零序电压分布及优化算法

逆变器输出电压中的零序分量在电机中形成共模电压,它通过寄生回路产生的共模电流会损坏电机轴承、造成绕组绝缘的破坏以及产生电磁干扰。本文在将常规dq0坐标旋转45°后的新坐标平面中,研究了空间矢量对应的零序分量的分布规律。结果表明,只要适当地减小调制系数,逆变器输出电压矢量的零序分量幅值就可以小于一定的限制值。基于该规律,提出了一种将级联型多电平逆变器输出零序电压幅值的相对值限制为1/3的空间矢量调制算法。仿真和实验结果表明,该调制方法对零序电压的抑制是有效的,并且计算简单、易于实现。     

三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制

基于多电平逆变器的中性点电位不平衡问题的研究,对现有的虚拟矢量合成算法进行改进,提出了一种新的分区判断及矢量合成算法。该算法充分利用了新的合成矢量对中性点电压波动的平衡作用,采用十段式对称模式进行调制,有明显的谐波抑制及控制优势,调整小矢量对的作用时间,理论上可以做到最大程度地消除中性点电压的偏移。基于该算法的PSCAD/EMTDC仿真以及实验结果证明其简便易行,有利于计算机数字化实现。     

三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制

基于多电平逆变器的中性点电位不平衡问题的研究,对现有的虚拟矢量合成算法进行改进,提出了一种新的分区判断及矢量合成算法.该算法充分利用了新的合成矢量对中性点电压波动的平衡作用,采用十段式对称模式进行调制,有明显的谐波抑制及控制优势,调整小矢量对的作用时间,理论上可以做到最大程度地消除中性点电压的偏移.基于该算法的PSCAD/EMTDC仿真以及实验结果证明其简便易行,有利于计算机数字化实现.