逆变器驱动电机系统共模电压抑制模型预测控制EI北大核心CSCD

针对传统三相电压源逆变器驱动电机系统存在较高共模电压的问题,提出了抑制共模电压的模型预测控制(SCMV-MPC)方法,只利用非零电压矢量来抑制共模电压同时控制负载电流。在SCMV-MPC方法中,每个周期内通过评价函数选出两个非零矢量,并且对两个矢量的作用时间进行优化配置,以达到负载电流和参考电流值之间误差最小的目的;而不像传统的调制方法在一个周期只选择一个包括零矢量在内的控制矢量。因此,与传统的模型预测控制方法相比,SCMV-MPC方法可以将共模电压限制在±V_(dc)/6的同时减小负载电流波动,使负载电流具有快速的瞬态响应和较好的纹波性能。仿真和实验结果验证了所提出的SCMV-MPC方法的有效性。     

电压源逆变器虚拟矢量模型预测共模电压抑制方法

针对两电平电压源逆变器常规单矢量模型预测共模电压抑制方法存在电流谐波较大的问题,提出一种基于虚拟矢量的逆变器模型预测共模电压抑制方法,以在实现共模电压抑制的同时,减小电流谐波。首先,给出了虚拟矢量法的实现原理,并分析了死区和控制延时对所述虚拟矢量法的影响。其次,为了消除因死区和控制延时而产生的共模电压尖峰,进一步对所述虚拟矢量模型预测共模电压抑制法进行了改进。同时,还详细分析了虚拟矢量作用下三相电流在单个控制周期内的变化规律,从而为电流扇区的准确划分提供了理论基础。仿真和实验结果表明,所提方法不仅能实现共模电压抑制,而且可以明显降低电流谐波。     

一种模型预测控制PMSM系统共模电压抑制策略

PWM共模电压干扰直接威胁逆变器驱动的电机系统安全和稳定性,针对模型预测控制的永磁同步电机系统提出了一种共模电压抑制策略,可分别采用电流扇区判定及开关函数直接控制两种方法,对死区开关管进行控制,通过改变电流续流路径,抑制共模电压幅值。建立系统的仿真模型,对抑制策略下的共模电压进行了仿真分析,并搭建了实验平台进行测量。仿真和实验数据表明,基于两种控制方法的抑制策略均可有效抑制系统共模电压,并减小单位时间内的开关次数及电流谐波含量,其中采用开关函数直接控制法的抑制效果更为显著,在不同转速下均能实现将CMV幅值抑制在U_dc/6,且开关次数与传统方法相比下降约5%。     

基于混合电压矢量预选的逆变器模型预测共模电压抑制方法

死区会导致常规的模型预测共模电压抑制方法出现±u_(dc)/2的电压尖峰。针对该问题,详细分析了死区对共模电压尖峰的影响,并得出了共模电压尖峰产生的原理。根据该分析结果,设计了一种基于电流扇区的新型电压矢量预选方法,以克服死区的影响。对于因电流纹波较大导致电流扇区难以准确判断的问题,进一步改进电流扇区划分方法,并最终设计了一种混合电压矢量预选方法,以完全克服死区的影响。仿真和实验结果表明,所提出的方法不仅可以完全将共模电压限制在±u_(dc)/6之内,而且可以降低电流总谐波畸变率。     

电机驱动系统电机端共模电压的研究

这里在详细推导功率变换器直流侧与交流侧共模电压表达式基础上,研究了三相两电平PWM电机驱动系统电机侧共模电压的时域特性、频域特性,及功率变换器与电机之间存在长电缆连接时电机终端共模电压的变化情况.在基于Saber软件对PWM电机驱动系统进行仿真的同时,还通过实验对所给出结论的正确性进行了验证.     

永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压抑制研究

针对永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压较大的问题,对比分析了磁链、转矩和共模电压共同控制、直接去除零电压矢量和虚拟零电压矢量三种抑制共模电压的方法。仿真结果表明,三种方法均可有效抑制共模电压。前两种方法均未采用零电压矢量,导致磁链脉动和转矩脉动增大;虚拟零电压矢量方法既保留了零电压矢量,又有效抑制了共模电压,但开关频率有所增大;动态虚拟零电压矢量选择开关次数最小的零电压矢量生成方式,可在控制性能基本相当的前提下,有效减小开关频率,综合性能最优。     

降低共模电压的三相逆变器模型预测控制策略

为了同时实现三相电压源型逆变器的控制性能优化和抑制输出共模电压,设计了一种可降低三相逆变器输出共模电压的模型预测控制(MPC)策略。在新型MPC方案中,仅使用非零电压矢量来控制负载电流以降低共模电压。同时,不同于传统方案中1个采样周期内仅使用1个最优矢量,新型MPC方案中在每个采样周期基于成本函数选择2个非零电压矢量进行输出以获取快速的瞬态响应和较好的负载电流纹波特性。使用三相逆变器实验平台开展了相关实验,实验结果表明,新型MPC控制器在不使用零电压矢量的情况下,可将共模电压限制在设定幅值内,同时具有优良的动静态控制性能。     

PWM驱动系统中的共模电压及抑制

针对PWM逆变器在工作时产生的共模电压可能损坏电机轴承,产生电磁干扰等降低系统可靠性的问题,对共模电压的特性及其负面影响进行了理论分析和实验验证,并得出共模电压的抑制方法.提出一种由一个单相逆变器和一个五绕组变压器组成的逆变器输出有源滤波器结构来消除共模电压.该滤波器可以构建一个与PWM逆变器输出的共模电压大小相等、相位相反的共模电压,通过五绕组变压器叠加到电机端,从而消除电机端的共模电压.由统一的控制单元同时输出PWM逆变器和单相逆变器的控制信号,给出滤波器的相关控制策略及设计方法.实验验证了所提出的滤波器消除共模电压及其负面效应的有效性.     

多电平逆变器共模电压的抑制

大多数脉宽调制的多电平逆变器会产生共模电压,导致很大的电机轴承电流和电磁干扰,直接影响电机轴承的使用寿命和电子设备正常工作.为此,针对多电平逆变器电压空间矢量的特点和规律进行了分析,并对各个电压空间矢量以及各种冗余开关状态进行研究,发现了冗余开关状态与共模电压的内在联系,同时提出了一种抑制多电平逆变器共模电压的空间矢量方法.仿真与实验结果证明了该理论分析以及所提出的抑制共模电压方法的正确性.     

三电平NPC逆变器共模电压抑制

调制策略是三电平中点箝位(NPC)型逆变器的关键技术之一。传统脉宽调制策略能平衡中点电位,但会产生较大共模电压(CMV)。针对上述缺点,提出一种基于零序电压(ZSV)注入的三电平正弦波脉宽调制(SPWM)策略,能同时平衡中点电位和抑制CMV。在一个载波周期内,所提调制策略通过ZSV的注入和调制波的分解,能保证中点电位的平衡;通过调制波的分解和开关序列的优化,能抑制逆变器产生的CMV。该调制策略实现简单、计算时间少,能在输出电压全范围内控制中点电位平衡,同时能有效抑制CMV。最后,与传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略进行实验结果对比分析,验证了所提调制策略的可行性和有效性。     

一种基于优化电压矢量选择的电压源逆变器模型预测共模电压抑制方法

共模电压对电压源逆变器和电机控制系统有较大的危害。传统的共模电压抑制方法需要增加硬件电路,或采用复杂的PWM算法。采用模型预测控制实现电压源逆变器共模电压抑制时可有效克服上述缺点。然而,传统的电压源逆变器模型预测共模电压抑制方法还存在计算量大、开关频率高等缺点。为此,提出一种基于优化电压矢量选择的电压源逆变器模型预测共模电压抑制方法。与传统的模型预测共模电压抑制方法相比,所提方法在实现共模电压抑制的同时,可以减小计算量,降低开关频率。详细的实验对比研究表明,所提方法因可以降低开关频率而更适用于大功率场合。     

电机驱动系统平衡结构共模电压消除策略

为了优化电机驱动系统电磁兼容性能,提出了一种电机驱动系统平衡结构共模电压消除策略,以减少或消除接地漏电流、轴承电流和共模电磁干扰。所提出的平衡结构拓扑将每相桥臂开关一分为二,可产生2个互补的平衡三相输出电压,进而消除系统中的共模电压。新方案的优势在于无需额外的滤波器组件、修改调制策略或增加设备额定容量。最后,基于电机驱动平台开展了相关试验,试验结果验证了新型策略能有效抑制共模电压。     

PWM多驱动系统中的共模电压及其抑制

针对PWM多驱动系统中存在着共模电压并产生电磁干扰等负面效应降低系统可靠性的问题,首先分析了多驱动系统中的共模电压问题,明确了多驱动系统中共模电压与单驱动系统中的共模电压的关系,然后分析了多驱动系统中共模电压的抑制原理,提出一个以RLC滤波器和改进的空间矢量脉宽调制控制策略相结合的方案来消除共模电压及其负面影响,最后通过实验验证了该方案的有效性.这种硬、软件相结合的方案不仅可以消除共模电压,进而减弱或消除电磁干扰,还可以使所采用的RLC滤波器的参数值大为减小,从而降低系统的损耗、体积和成本.     

逆变器共模电压干扰及抑制措施研究

在紧凑型逆变器设计中,随着功率密度的提升,功率器件快速开关过程所引起的电磁兼容EMC(electromagnetic compatibility)问题越来越突出,而要使逆变器在各种环境条件下稳定运行,EMC设计显得尤为关键。针对逆变器的共模干扰问题,从共模干扰传导的3条路径展开分析,基于ANSYS电磁仿真平台建立了逆变器共模干扰等效模型,分析干扰信号的传播通道及作用原理,得出共模干扰电压与寄生电容的关系,通过实验进行验证,提出了2种通过减小寄生电容进行共模抑制的有效方法。从原理分析到仿真得出结论,然后用案例加以验证,对于逆变器EMC设计及逆变器共模干扰问题的解决具有实际指导意义。     

具有共模电压抑制能力的PMSM混合模型预测转矩控制

模型预测控制(MPC)动态性能优越、抗扰动能力强,但零电压矢量的使用可引起较大的共模电压,产生轴电流、电磁干扰等问题。基于等效零矢量的多矢量合成MPC虽可抑制共模电压,但需在同一周期使用多个有效矢量,导致开关频率高、系统效率低。因此,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)的混合模型预测转矩控制(MPTC)策略,针对不同幅值的参考电压,分别使用虚拟矢量和多矢量合成2种电压矢量生成方式,可用较低的平均开关频率实现共模电压抑制,并保证良好的动、静态转矩控制性能。此外,通过改变控制模式的切换条件,可实现开关频率和转矩脉动的灵活切换。最后,仿真验证了所提方法的有效性。     

逆变器供电三相电机的共模抑制SVPWM

针对两电平逆变器供电的三相电机采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)时存在共模电压幅值大、频率高的问题,提出了一种共模抑制SVPWM方法.该方法将常规SVPWM的六个扇区旋转30°得到新的六个扇区,在奇数编号扇区只采用奇数下标的三个非零矢量进行合成,在偶数编号扇区只采用偶数下标的三个非零矢量进行合成;给出了每个扇区三个非零...     

共模电压抑制的六相串联三相双PMSM系统模型预测转矩控制

高频、高幅值的共模电压(common mode voltage, CMV)是电机绕组故障、轴承损坏的重要原因,其造成的电磁干扰也易影响周围设备的正常使用.该文针对六相串联三相双永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)系统提出一种共模电压抑制的模型预测转矩控制(mod...     

对三电平变频器驱动电机的共模电压抑制的研究

降低和消除共模电压及共模干扰,在高压大功率电力电子变换器中具有重要意义。本文以一个三电平NPC变频器驱动的交流电机系统为研究对象,使用消除三次谐波式的特定谐波消除脉宽调制即SHEPWM(Selected Harmonics Elimination PWM)技术,从源头上消除变频器输出共模电压中的低频分量。而对所剩的高频部分共模谐波,使用共模滤波器进行滤除。定性和定量分析了差模滤波器参数不对称对共模电压的影响。实验证实了本文方案实用高效。     

多电平逆变器共模电压抑制方法的研究

针对多电平逆变器,提出了一种简化的电压空间矢量脉宽调制(VSV-PWM)方法.该方法是先将电压矢量向复平面分解,并以相应的基准对分解后的横纵坐标进行标幺化.然后通过参考电压矢量来选择3个电压矢量和对应的作用时间,最后再将所选择的电压矢量变换为对应的三相电压波形.该方法具有实现简单、通用性强等优点,而且还具有较好的抑制多电平逆变器共模电压的作用.在此,通过Matlab/Simulink仿真和实验研究证明了该方法的正确性和可行性.     

高压大容量五电平逆变器共模电压抑制研究

以一种新型五电平逆变器为研究对象,首先对其工作原理进行了分析;然后根据开关状态分布特点提出一种消除共模电压的调制策略,该调制策略不仅能实现系统共模电压为零,同时还解决了飞跨电容电压平衡问题;最后在Matlab/Simulink环境下对传统调制策略和该文提出的新型调制策略进行对比研究,结果验证了所提出方案的有效性。