多电平最优空间矢量PWM控制方法的研究

空间矢量PWM控制方法已在常规二电平板式逆变器广泛应用，而由于电平数增多，采用常规的空间矢量调制方法从数以百计千计的矢量中选取合适的矢量非常困难，因此多电平变流器的控制只用于电平数目较低如三电平、四电平或五电平。该文提供了一种新型的用于多电平变流器的多电平最优空间矢量PWM控制方案（MOSV PWM）。这种控制方法基于空间矢量PWM控制的思想，从三相参考电压得到8个待选空间矢量和参考电压矢量，然后选择与参考电压矢量最近的空间矢量。这种方法微机执行时间短且执行时间与电平数目无关，不受电平数目增加的影响，还可以与最优开关频率PWM法同时使用以提高调制系数。采用异步电动机调速系统对这一方法进行了验证。     

一种简化三电平SVPWM的感应电动机矢量控制方法

针对二极管箝位型(NPC)三电平逆变器控制中传统调制算法复杂的缺点,提出一种简化三电平SV-PWM的矢量控制方法。通过将三电平空间电压矢量分解为二电平空间电压矢量,对参考电压矢量进行平移,得到各个基本矢量的作用时间和选择合适的开关状态,从而减小三电平逆变器的矢量控制的计算量。仿真和实验表明,基于该方法的三电平逆变器控制既简化了控制计算,又能保持整个电机控制系统良好的动、静态性能。     

空间电压矢量PWM控制的优化算法及其仿真实现

基于传统三电平逆变器空间电压矢量PWM技术的研究经验,提出了1种优化的空间电压矢量PWM控制算法。该方法是将参考电压矢量分解成基矢量和二电平矢量,然后利用二电平的空间矢量调制算法来控制二电平分量,因此简化了建模过程,提高了仿真效率。最后,在Matlab/Simulink环境下分别对传统算法和优化算法进行仿真,比较后验证了优化算法的可行性和优越性。     

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量调制方法

提出了一种新的多电平逆变器的参考电压分解理论 ,将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量。针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题 ,提出了一种新型的基于参考电压矢量分解理论的多电平逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成 ,这样 ,多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题 ,计算过程十分简单和快速。另外 ,通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态 ,以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目 ,仿真结果验证了它的有效性。     

一种简单的三电平逆变器PWM控制算法

常用的空间电压矢量三电平逆变器PWM控制算法生成模式多 ,运算量大[1] 。本文利用一种新的电压矢量调制方法———统一电压调制技术 (UnifiedVoltageModulationTechnique ,UVMT) [2 ] ,实现一种简易的电压矢量调制。该算法不仅能够实现空间电压矢量PWM方法 ,SVPWM ,并且能够实现对直流链电容中点电位的实时控制。本文在详细描述UVMT的基础上 ,将其应用于三电平逆变器。仿真结果表明 ,该方法实现简单 ,能够实现与空间电压矢量算法完全一致的控制效果 ,是一种很有前途的算法     

二极管钳位式三电平逆变器SVPWM控制策略研究

空间矢量脉宽调制在多电平逆变器的控制中应用广泛,但是随着电平数增加,控制算法渐趋复杂化。提出了三电平空间矢量脉宽调制控制方法,将三电平电压矢量区变换为由两电平空间矢量区构成,从而通过使用两电平空间矢量脉宽调制方法简化了控制算法。该方法理论上可应用于更高电平逆变器的控制中,仿真验证了方法的可行性。     

一种新型的多电平逆变器空间矢量控制方法

基于传统的两电平逆变器空间电压矢量方法,提出了一种新型的多电平逆变器空间电压矢量实现方法,该方法将一相的逆变单元分为基本单元和调制单元两部分,相应地对参考电压也要进行分解处理。在一个脉宽调制(PWM)周期中,只对调制单元进行PWM控制,基本单元输出的电平不变。仿真研究表明该方法输出电压波形总畸变率较小,可用于单元串联多电平逆变器的控制。     

基于静止坐标系空间电压矢量三电平逆变器的控制策略

在分析三电平逆变器空间电压矢量控制的基础上,提出了一种基于静止坐标系SVPWM控制策略。该控制策略在常规空间电压矢量调制（SVPWM）的基础上,将直角坐标系转换为静止坐标系,对三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的计算和PWM信号的产生方法进行了研究。该算法不仅计算简单,易于实现,通过仿真验证了该控制策略的正确性及有效性。     

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量控制方法

提出了一种新的多平逆变器的参考电压分解理论，将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量，针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题，提出了一种新的基于参考电压矢量分解理论的多电逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成，这样，多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题，计算过程十分简单和快速，另外，通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态，以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目，仿真结果验证了它的有效性。     

三电平逆变器空间矢量脉宽调制及其实现

论述了中点箝位(Neutral-Point-Clamped,NPC)式三电平逆变器空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)原理和实现方法,为了避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制(Space Vector Modulation,SVM)算法,推导了三角形顶点工作矢量的作用时间。并给出一种利用余电压矢量的中点电压控制方法,实现了电容电压的平衡。实验结果证实本文提出的调制算法是正确可行的。     

一种通用的H桥级联多电平逆变器SVPWM控制

H桥级联多电平逆变器调速系统中,电压矢量数目过多,存在计算困难及电压矢量优化选择的问题.对多电平系统电压矢量的特点和规律进行深入分析,提出了一种简单、通用的电压空间矢量脉宽调制( SVPWM)控制算法.该算法可减小谐波畸变,降低开关频率,能很容易地确定参考电压矢量位置和各矢量作用时间,且占用存储空间小,无需查表.最后,通过13电平H桥级联型逆变器驱动系统的实验,验证了该方法的有效性.     

基于交-直-交型矩阵变换器的多驱动系统的控制策略

在交-直-交型矩阵变换器(AC-DC-AC MC)的基础上，提出了一种新型的多驱动系统拓扑电路及其控制策略。拓扑电路由一个整流单元和多个逆变单元组成，多个逆变单元接在同一直流母线上，可以同时驱动和控制多路负载。PWM整流控制可以获得单位输入功率因数的正弦PWM波输入电流。在多个逆变单元中采用空间矢量调制，可以分别获得不同频率和幅值的正弦PWM波输出电压；同时通过合理插入零矢量，实现输入侧零电流换流。仿真实验结果证实了文中所提出理论的正确性。     

直驱式风力发电系统并网逆变器控制策略研究

在风力发电网侧逆变器动态数学模型基础上,采用空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方式和电网电压合成矢量定向,实现了电流有功分量和无功分量的解耦及功率因数的可调控制.对该设计方案进行了动态响应过程的试验研究.试验结果表明,系统动态响应快,性能和电流正弦度良好,谐波分量小,同时验证了该方案的可行性和正确性,为直驱式风力发电系统的进一步研究提供了町靠的理论依据.     

直驱式风力发电系统中的并网逆变器的研究

在风力发电系统中,并网逆变器是实现电能馈送给电网的重要环节。并网逆变器的性能的好坏直接影响整个风力发电系统。首先建立了并网逆变器的数学模型,分析了空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)。然后采用电流闭环和电网电压矢量定向,实现并网逆变器功率因数可调。仿真和实验结果证明了方案的可行性和正确性,电流正弦度良好,谐波分量小,动态响应快。     

基于DSP的三电平逆变器SVPWM算法的研究

考虑到三电平逆变器中点电位波动直接影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性,提出了一种新的平衡中点电位的SVPWM控制方法,讨论了这种方法的平衡中点电位的原理,脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区的处理等。建立了基本DSP LF 2407的三电平逆变器实验模型,并给出了实现该矢量控制方法的软件流程图。实验结果验证了所提出的中点电位平衡方法是有效的。     

一种新颖的用于六相感应电机调速系统的空间矢量PWM方法

基于三相调速系统中传统的空间矢量理论和统一电压调制技术,本文提出了一种新颖的用于六相感应电机调速系统的空间矢量SVPWM方法.该方法有效地抑制了电压源逆变器供电的六相感应电机中定子谐波电流,提高了直流母线电压利用率,且易于实现,执行速度快,极易推广到以三相组为子集的多相感应电机调速系统PWM控制中.本文给出了这种SVPWM方法具体的实现思路,通过数字仿真和实验结果将它与传统的SPWM和SVPWM方法做了深入的分析和比较研究,研究结果验证了该算法的有效性,它具有谐波电流最小和实现简单的突出优点,在多相PWM逆变器控制中有广阔的应用前景.     

基于载波SPWM与SVPWM混合控制的三电平逆变器中点电位平衡策略

针对空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)在功率因数较低的情况下,失去对钳位型三电平逆变器直流母线中点电位的控制效果的问题。通过研究载波正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)与SVPWM的本质联系,将从SVPWM调制原理出发,推导出控制中点电位所需的零序分量,构造相应的调制波,通过载波SPWM法抑制中点电位波动,从而提出一种基于载波SPWM与SVPWM混合控制的中点电位平衡策略。最后仿真结果验证了这种混合控制策略可以有效地抑制中点电位漂移。     

Provision of Balanced Voltages Under Severe Unbalanced Load Currents in a Microgrid Using a 3D-SVM Technique

Abstract

The current source inverter (CSI) is more suitable for use in photovoltaic applications than the voltage source inverter (VSI), but this structure has two main constrains: inability to feed unbalanced load and high common mode voltage (CMV). Despite the merits, use of CSI is limited due to these constrains. A three-phase CSI with a neutral-leg is presented in this paper, compared to the conventional three-phase CSI to overcome mentioned limitations, in which load unbalance under a PV system is dealt in a microgrid. An innovative three-dimensional space vector modulation (3D-SVM) is suggested for the four-leg CSI inverter. This novel 3D-SVM technique is very simple compared to the existing methods and computational complexity is too low. Operating principles, equivalent circuit and SVM is discussed for the four-leg inverter. Then, a balancing technique is applied to the four-leg inverter using the developed 3D-SVM, where simulations validate the capability of the inverter in supplying balanced load voltages; 4-leg inverter generates balanced sinusoidal voltages even under severe unbalanced load current.     

基于SVPWM控制的三相逆变电源装置的研制

介绍了基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)控制的船用三相逆变电源装置的设计方法。SVPWM控制利用逆变器输出电压矢量的正多边形运动轨迹去逼近正弦电压的圆形运动轨迹,构造的正多边形边数越多,逆变器输出电压就越逼近基频正弦波。实验结果表明,该电源装置解决了船舶供电网络中电压波动范围大、频率不稳的问题,提高了船舶电源的供电可靠性。该装置不仅可满足使用恒频恒压正弦交流电船舶的电气设备的要求,还可满足使用变频变压正弦交流电的调速电机的要求。此外,该装置具有体积小、效率较高、直流电压利用率较高等特点。     

A Dual-loop Model Predictive Voltage Control/Sliding-mode Current Control for Voltage Source Inverter Operation in Smart Microgrids

Abstract

The design of a robust controller for the voltage source inverter is essential for reliable operation of distributed energy resources in future smart microgrids. The design problem is challenging in the case of autonomous operation subsequent to an islanding situation. In this article, a dual-loop controller is proposed for voltage source inverter control. The outer loop is designed for microgrid voltage and frequency regulation based on the model predictive control strategy. This outer loop generates reference inverter currents for the inner loop. The inner loop is designed using a sliding-mode control strategy, and it generates the pulse-width modulation voltage commands to regulate the inverter currents. A standard space vector algorithm is used to realize the pulse-width modulation voltage commands. Performance evaluation of the proposed controller is carried out for different loading scenarios. It is shown that the proposed dual-loop controller provides the specified performance characteristics of an islanded microgrid with different loading conditions.