A Novel Controller Design for Three-phase Voltage Source Inverter

Two-level three-phase voltage source inverter (VSI) with resistive-inductive load has been widely applied in the real life and production. Precise control and fast response are essential for the performance of two-level three-phase VSI with the resistive-inductive load. In this paper, a novel controller design which consists of discrete-time model predictive control (DMPC) based on Laguerre functions and space vector pulse width modulation (SVPWM) is proposed to satisfy these requirements. The inputs of the three-phase are transformed into stationary α-β coordinate for reducing calculation. In addition, the parameters of DMPC based on Laguerre functions are calculated during the offline period, which can reduce the burden of online calculation. With the voltage detection of resistive-inductive load and the current compensation, required reference voltage can be predicted. The required reference voltage is later applied to SVPWM to get the switch sequences. A modified DMPC based on Laguerre functions-SVPWM can achieve a very low total harmonic distortion of output current. Extensive simulation results demonstrate that the proposed approach has a fast dynamic response and perfect steady-state performance.     

SVPWM原理及逆变技术的仿真研究

由于传统的正弦波脉宽调制(SPWM :Sinusoidal PWM)技术直流母线电压利用率低,谐波成分高等,针对这一问题介绍瞬时空间磁链矢量圆轨迹法(SVPWM: Space Vector PWM)技术。首先对SVPWM原理进行了详细的分析,在此基础上确定SVPWM算法实现的基本流程,并将SVPWM技术应用于三相永磁同步电机控制系统中,在SIMULINK中建立整个系统的仿真模型,仿真结果表明SVPWM控制方法能够实现等效正弦电压的输入,为SVPWM控制策略在永磁同步电机调速系统中的应用提供了一定的理论依据。     

一种改进的三电平逆变器空间矢量脉宽调制算法研究

二极管中点箝位型三电平逆变器广泛用于中高压大容量交流调速系统,具有对器件耐压要求低,输出谐波含量低等优点,但同时存在如何保持中点电压平衡和防止电压跳变等问题.空间矢量脉宽调制(SPVWM)算法能很好地跟踪转矩和磁链的设定值,有效地降低转矩和磁链的脉动,但算法复杂,运算量大.本文在分析了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素的基础上,提出一种改进的SVPWM算法.该算法用中矢量、长矢量和两个短矢量合成参考矢量,并采用矢量调制的方法,利用短矢量的电流特性,消除中矢量对中点电压的影响,简化了算法,有效地控制了逆变器的中点电压,抑制了电压跳变.仿真结果证明了这种方法的可行性.     

基于三相桥式逆变电路的恒频调制技术对比分析

为了验证逆变电路中不同调制技术的输出特性,基于三相桥式逆变电路,对几种恒频调制技术进行对比分析。针对基本三相桥式逆变电路和三相桥式MMC(Modular Multilevel Converter)电路,采用PWM、SVPWM、载波移相、载波层叠及最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,NLM)等恒频调制技术对其进行控制,搭建Matlab/Simulink仿真,仿真分析不同调制方法下输出线电压波形,对直流电压利用率、总谐波畸变率(Total Harmonics Distortion,THD)和功率损耗进行分析比较。仿真结果表明,当拓扑为基本三相桥式逆变电路时,除NLM外,各调制方法均能满足电能质量国家标准THD规定,但直流电压利用率相差较大;当拓扑为三相桥式MMC电路时,分别采用载波移相、载波层叠及NLM实现了七电平MMC的调制。     

基于解耦锁相的风电逆变并网控制系统仿真

采取双同步坐标系解耦锁相的方法,检测出不平衡电网电压中的正序分量和负序分量,并利用坐标变换的数学手段建立包括网侧PWM 逆变控制、电压锁相环在内的直驱式风力发电的网侧数学模型,提出电流解耦控制策略,同时结合矢量脉宽调制方法( SVPWM) 对交流侧输出电流实施有效控制。使其能独立控制输出电流的有功分量和无功分量,并使输出电流波形为正弦波且与电网电压同频率同相位,从而减少了对电网电压的谐波污染,并消除电压不平衡的影响,实现三相电网电压幅值不平衡时输出电流与电网电压的精确锁相。还利用MATLAB/Simulink 软件平台搭建了系统的仿真模型,在电网电压平衡和不平衡时分别进行仿真,仿真结果证明控制系统的可行性与有效性,提高了风力发电并网的可靠性。     

DSP和SVPWM技术的三相变频变幅逆变电源设计

通过对空间矢量脉宽调制算法的分析,研究了数字信号处理器生成SVPWM波形的实现方法及软件算法,设计了基于DSP数字控制的三相逆变电源。相关测试参数和结果表明,该设计提高了直流电压的利用率,使开关器件的损耗更小。此外,还提出了逆变电源闭环控制的PI控制算法,利用DSP强大的数字信号处理能力,提高了系统的响应速度。     

三电平NPC逆变器中点电压平衡混合调制策略

针对二极管中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器直流侧电容电压不平衡问题,提出一种混合空间矢量脉宽调制技术(Space vector pulse width modulation,SVPWM)和虚拟空间矢量脉宽调制技术(Virtual space vector pulse widt...     

基于SVPWM的并联型三电平有源电力滤波器的研究

文章建立了二极管钳位型三电平三相三线制并联型有源电力滤波器(APF)的数学模型,提出了一种将基于ip-iq法的指令电流计算、预测电流控制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)相结合的并联型三电平有源电力滤波器的控制方案,分析了简化的三电平SVPWM控制算法。仿真和实验结果证明,该方案具有良好的谐波补偿效果,同时适合于全数字控制的DSP硬件实现和主回路保护,有较好的应用前景。     

矿用三相数字化电源的研究

针对现有矿用三相电源对井下电网造成的谐波污染问题,设计了一种基于STM32F103VB的矿用三相数字化电源,详细介绍了该电源的工作原理及控制策略。该电源采用典型AC-DC-AC结构,其PWM整流器采用电压、电流双闭环直接电流控制策略,以实现输入电流为正弦波且与输入电压同相位、输出电压稳定的控制目标;PWM逆变器采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略,以提高输出电压的波形质量和负载适应性;SPWM波通过STM32F103VB定时器的下溢中断来获得。实验结果表明,该电源的输入电流谐波含量很低,具有较高的功率因数和输出稳定度。     

基于DSP的异步电机SVPWM调速系统研究与实现

以TMS320F2812型DSP为控制核心,搭建了异步电机电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制系统。通过对异步电机控制原理的分析,本文中用Matlab／Simulink平台对异步电机矢量控制系统进行仿真,完成了三相异步电机矢量控制系统硬件和软件设计。最后详细介绍了SVPWM控制系统的调试过程,并完成了异步电机调速系统的研究。     

基于DSP的异步电动机SVPWM变频调速系统的设计

文章分析了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理,设计了以DSP芯片为控制器的SVPWM变频调速系统,介绍了该系统的硬件构成和软件实现,建立了系统的仿真模型,并用Matlab/Simulink软件对该系统进行了仿真实验。仿真结果证明,该系统启动快、超调小、稳态转矩脉动小,具有良好的静、动态性能。     

基于DSP的PWM整流技术研究

介绍了基于TMS320LF2407控制的三相电压型PWM整流器数字系统,采用电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制策略,实现了网侧输入电流的正弦化和单位功率因数运行。最后给出了实验波形。     

一种新的三相AC／DC PWM整流器控制策略

为了实现交流输入和整功率因数,提出了一种基于自适应B样条(BS)神经网络的三相PWM整流器控制策略;建立了在线训练BS神经网络的控制规律;提出了神经网络在线学习的新算法;运用空间矢量建模获得整流器的开关常数;使整个控制策略能够适合实时控制和自适应场合．利用DSP技术实现了整个控制策略．同时通过计算机仿真和现场实验证明了这个控制策略不仅具有稳定性好,而且具有响应快和整功率因数等优点．     

基于RBF神经网络的SVPWM过调制

线性调制状态下的逆变器,存在不能充分利用直流母线电压的问题,为了获得尽可能大的输出电压,一般对逆变器进行过调制控制.由于过调制的非线性,计算复杂,提出新的基于神经网络的SVPWM逆变器,采用线性调制和过调制2种模式,通过限定轨迹双调制模式法,实现在整个调制范围内线性控制.采用资源分配法确定径向基函数的网络结构和参数,设计出较精简的网络实现SVPWM;并将这种逆变器应用于异步电动机控制系统中.最后在Matlab环境下建立基于神经网络的SVPWM逆变器供电的异步电机控制系统仿真模型, 仿真结果表明,该方法简单、高效、控制效果良好,能提高直流母线电压利用率,降低输出电流谐波含量和电机转矩脉动.     

霍尔电压传感器纹波效应及非线性误差的综合校正

某些霍尔电压传感器在测试含有高频谐波的直流电压量时,存在着由纹波效应等原因引起的严重非线性误差问题,本文提出一种基于神经网络信息融合技术的传感器误差综合校正法.该法直接从传感器输出信号中提取纹波电压特征量,不需要附加检测传感器.将纹波电压作为非目标参量,输入电压作为目标参量,理想输出作为目标值,通过神经网络的训练后,获得了校正后网络的权值和阀值.仿真实验结果表明,采取从输出信号中提取融合信息的方式,利用神经网络的信息融合功能,能逼近一个校正平面,从而较好地解决了传感器误差综合校正问题.     

基于矢量线性组合的直接转矩控制系统仿真

针对传统直接转矩控制存在转矩脉动大和开关频率不固定的缺点,该文提出了一种采用矢量线性组合和SVPWM调制的新型直接转矩控制方法,即由空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术产生六个基本的和六个线性组合的定子电压空间矢量,根据转矩偏差和磁链偏差优化选择定子电压空间矢量,实现对电机转矩的控制.将该控制方法应用到异步电动机调速系统,通过系统仿真实验验证,该控制方法的输出转矩脉动小、电流谐波低、开关频率固定,调速系统有着良好的动态性能和调速精度.     

A new switching scheme for Z-source inverter to minimize ripples in the Z-source elements

This paper presents a modification in pulse width modulation (PWM) scheme with unequal shoot-through distribution for the Z-source inverter (ZSI) which can minimize ripples in the current through the Z-source inductors as well as the voltage across the Z-source capacitors. For the same system parameters, the proposed control technique provides better voltage boost across the Z-source capacitor, DC-link, and also the AC output voltage than the traditional PWM. The ripples in the Z-network elements are found to be reduced by 75 % in the proposed modulation scheme with optimum harmonic profile in the AC output. Since the Z-network requirement will be based on the ripple profile of the elements, the Z-network requirements can be greatly reduced. The effectiveness of the proposed modulation scheme has been simulated in Matlab/Simulink software and the results are validated by the experiment in the laboratory.     

伏秒积矢量法改进的SPWM逆变器研究

针对正弦脉宽调制技术存在直流母线电压利用率低等问题,提出了一种基于伏秒积矢量的分析方法。通过对正弦脉宽调制的伏秒积矢量分析得出:改进后SPWM逆变器提高了直流电压利用率,与空间电压矢量调制相近,而运算量比空间电压矢量调制要降低很多,并有效减小了开关频率。以三相全桥逆变器为对象,对提出的改进正弦脉宽调制进行仿真实验和样机实验。实验结果验证了上述方法的正确性和有效性。     

基于SVPWM的感应电机直接转矩控制系统的研究

针对传统的直接转矩控制转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,提出了一种基于SVPWM技术的新型直接转矩控制系统,并利用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立了系统模型。系统采用PI控制器调节磁链和转矩,可以得到能够准确补偿磁链和转矩的参考电压矢量。逆变器的开关状态由SVPWM控制,可以保持逆变器开关频率恒定。实验结果表明该设计是正确的,并能有效的减小磁链和转矩脉动,保持开关频率固定,改善控制系统的性能。     

Design and implementation of ANN-based SAPF approach for current harmonics mitigation in industrial power systems

This article describes with Shunt Active Power Filter (SAPF) for compensation of reactive Power (P), current harmonics. An ADALINE based neural network current estimator can control the SAPF to maintain sinusoidal source currents and unity Power Factor (PF). The three-phase (III-Phase) load currents are sensed and measured by Least Mean Square(LMS) algorithm based on ADALINE, the weights obtained with the help of online calculation, and then these weights are multiplied with the help of unit vector, which gives the fundamental frequency of Load Currents (LC). The DC link voltage (V) of the V Source Converter, maintained at a constant value, and it can work as the SAPF, and various simulation results are presented under the steady-state conditions using the PI controller. The switching action of VSC is performed using Hysteresis Current Control based on pulse width modulation, which makes the source currents should follow the reference source currents. The MATLAB based simulation results and implementation results are obtained to determine the efficacy of the SAPF with ADALINE based neural network control for load compensation. SAPF system meets IEEE Standard 519 recommended harmonic standards for different rated nonlinear loads under balanced supply conditions.