三相PWM整流器空间矢量控制简化算法的研究

常规的空间矢量控制方法需要进行复杂的正弦函数、反正切函数运算，由低成本的单片机控制系统实现较为困难。本文提出了一种空间矢量的简化算法。该方法根据参考电压矢量在αβ坐标系上的分量，直接计算电压空间矢量在各个扇区内的作用时间，简化了运算过程。并以Intel80C196MC单片机为控制核心设计制作了一套三相PWM整流器的实验装置。实验结果验证了本文所提出电压空间矢量控制简化算法的有效性。     

减小共模电压的通用多电平SVPWM算法及FPGA实现

针对电平数增加造成开关矢量数目增多,导致多电平空间矢量脉宽调制算法实现复杂的问题,提出一种通用的多电平空间矢量脉宽调制快速计算方法.该方法基于参考电压分解,利用相电压合成电压矢量,能快速确定合成电压矢量及计算各矢量的作用时间,具有清晰的物理概念.讨论了为减小输出共模电压的7段/5段式空间矢量脉宽调制开关序列的生成方法及FPGA实现的简化方法.所提出的调制算法具有通用性,适用于任意电平且复杂程度与电平数无关,输出共模电压小,始终限制在单位电平的2/3以下,相电压波形正弦对称,谐波含量少.算法计算量小,无需查找表,FPGA实现容易,占用资源少.     

基于输出侧电流加权合成反馈的三相-两相矩阵变换器控制策略

以实现三相-两相矩阵变换器(3-2 MC)输入电流正弦化控制为目标,推导了在该目标下两相输出电压调制波函数表达式。针对三端输出3-2 MC拓扑结构下扇区划分数量较多的问题,提出了对原有扇区划分的简化方法。基于该扇区划分原则改进了原有空间矢量调制策略,推导了占空比表达式,给出了该调制策略下的开关函数矩阵,详细分析了系统最大电压利用率。为获得良好的动态响应性能,通过建立dq坐标轴下3-2 MC的信号模型,提出了基于输出侧电流加权合成反馈的双闭环控制策略。通过实验验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。     

快速空间矢量PWM控制算法的研究

分析了电压空间矢量PWM的基本原理,提出了一种改进的基于空间矢量PWM的快速算法。把参考电压经2/3坐标变换,根据三相参考电压的符号和作用时间来判断扇区,该算法不需要正弦函数和反正切函数计算。同时通过零矢量作用时间的适当分配可以连续调整不开关扇区的位置,使开关损耗达到最小,且程序运算速度明显提高。经仿真证明了其可行性。     

基于空间矢量的三电平间接矩阵变换器简化策略研究

针对传统三电平空间矢量脉宽调制的开关矢量作用次序的选取较为复杂、算法的运算量较大等缺点,提出一种运用到三电平间接矩阵变换器上的简化空间矢量调制策略。该方法在整流级采用无零矢量的调制策略,保证输入电压功率因数达到最大。逆变级采用简化扇区的空间矢量调制,使参考电压旋转归一到第一扇区,然后进行参考电压修正和降电平处理。该调制策略与传统调制策略相比,不仅使算法运算量比原来减少,无需预先存储大量数据,还使谐波畸变率比原来降低。通过仿真对简化的空间矢量调制策略进行验证,并且搭建样机平台,用实验的方法对该策略的可行性和正确性进行验证。     

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。     

双电压合成调制和空间矢量调制的一致性

在深入分析矩阵变换器双电压合成调制和空间矢量调制策略基本原理的基础上,从数学的角度证明了2种调制策略占空比的计算表达式是一致的,说明2种调制策略宏观上是统一的。从开关序列安排、原点开关的基本概念以及功率因数控制等方面揭示了2种调制策略的一致性。受空间矢量调制中利用相反的有效矢量抑制共模电压的方法的启发,提出一种减少共模电压的双电压合成方法,仿真结果验证了该方法的正确性和可行性,进一步证实了空间矢量调制和双电压合成调制的内在一致性。     

多电平变换器简化虚拟矢量PWM及应用

二极管钳位型变换器存在着直流母线电容电压不平衡的问题,对于多电平(>3)拓扑,传统空间矢量PWM在单位功率因数且调制比高于0.55时无法实现中点电压平衡,已有的虚拟矢量PWM随着电平数的增多计算负担急剧增加。针对这一问题,该文提出一种简化虚拟矢量PWM算法,通过组合2个或多个相邻的开关状态来定义新的虚拟开关状态,使得每个虚拟开关状态下流过所有中性点的电流相等,从而保证理想稳态条件下中点电压的自平衡。另外,简化虚拟PWM将任意电平的空间矢量图转换为三电平空间矢量图,简化了子扇区的辨识和占空比的计算。对五电平二极管钳位型变换器的仿真和实验结果表明,简化虚拟矢量PWM可以在全调制比和全功率因数范围内实现直流母线中点电压平衡,验证了该算法的有效性。     

矩阵变换器的滑模变结构闭环控制

为抑制矩阵变换器(matrix converter,MC)输出电压及输入电流波形的畸变,提出一种空间矢量调制滑模变结构闭环控制方法。建立并简化了MC的状态空间模型,以开关规律和受控输出电压为变量设计滑模面。选择空间矢量形式,计算修正后电压空间幅值偏差以及矢量扇区角的幅角偏差,根据MC的实际输出电压和期望输出电压的大小,计算其对应的旋转电压空间矢量间的偏差,将此偏差通过滑模控制器处理后,作为负反馈加到下一采样周期的开关调制矩阵中,实现系统的闭环控制。利用MATLAB/Simulink仿真验证了该控制系统的正确性。     

五相逆变器非正弦双随机空间矢量脉宽调制策略

为改善五相逆变器非正弦供电的高频性能,提出一种五相空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,即基于随机开关延时-随机零矢量分配的非正弦双随机SVPWM算法。该调制方法根据最近四矢量SVPWM算法,在基波子空间和3次谐波子空间分别合成参考电压矢量,确定占空比和开关动作,并保持采样频率不变,将与采样时刻对应的开关动作在一定范围内随机延时,同时将插入的零矢量作用时间进行随机分配,从而实现开关频率和对称脉冲位置的双随机。仿真和实验结果表明,该调制方法实现了在不影响基波和3次谐波输出的前提下对高次谐波幅值的削弱,达到了谐波分散的目的。     

SVPWM的SG设计及FPGA实现

根据SVPWM的基本原理,提出了一种软件和硬件相结合设计的SVPWM新方法.利用人工神经网络计算参考电压矢量,而参考电压矢量所在扇区用感知器网络进行判断,矢量作用时间及开关开通时间采用软件和硬件相结合的设计方法进行计算.整个系统在System Generator（SG）中进行建模和仿真,成功后将模型下载到FPGA芯片,产生了SVPWM波形,实验证明了该方法的有效性.     

一种三电平SVPWM算法及其DSP的实现

在传统三电平SVPWM算法中,计算各基本矢量的占空比常常涉及到三角函数或查表计算,从而耗费大量的控制器资源.分析了一种新型的多电平SVPWM算法,它从矢量合成的角度发展而来,通过选择合适的坐标系,可以方便地识别出合成参考矢量所需的矢量,并直接计算它们的作用时间,而无需复杂的扇区判断或查表运算.使用DSP实现了该算法,实验结果验证了该算法的有效性.     

一种改进的永磁同步电机模型预测控制

利用传统的模型预测控制算法确定下一时刻所要应用的开关状态时,需遍历变换器的全部开关状态,计算量较大,不利于在线应用。对此,提出了一种改进的永磁同步电机模型预测控制算法,通过求出期望的电压矢量角,确定电压矢量所在扇区,进而减少算法对开关状态的选择数量,使算法的计算量得到显著降低。实验结果说明,采用所提改进模型预测控制算法,系统具有较好的电流动态特性和较小的纹波电流。     

一种通用的多电平逆变器三维空间矢量调制算法研究

提出了三维空间矢量调制算法,直接将三相参考电压映射到三维空间坐标系,所得基本矢量与开关状态矢量一一对应,不存在冗余现象。该调制算法首先确定参考矢量所在单位正方体的位置,然后在这个单位正方体上寻找合成参考矢量的4个基本矢量,利用伏秒平衡原理计算各基本矢量的作用时间,最后采用七段算法实现在4个基本矢量之间的切换。该算法不需要坐标变换,参考矢量定位简单,与逆变器的电平数无关。三级七电平逆变器仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性与可行性。     

基于简化决策树的SVM逆变技术研究

提出了一种基于简化决策树(simplified decision tree, SDT)的空间矢量调制技术(space vector modulation, SVM)的实现方法。该技术通过应用决策树简捷高效地实现了扇区号及相应电压基矢量作用时间的计算，省去了传统SVM此间存在的正弦、反正切、开方等非线性计算，节省了计算时间，提高了计算精度。从而可以进一步减小采样周期。仿真实验结果表明：采用该方法后，降低了输出波形畸变率，电压电流波形更加理想，为实现更好的逆变效果提供了条件。     

改进的无功补偿空间矢量控制策略

以控制电流跟踪误差和恒定开关频率为目标,文中基于空间矢量提出了一种改善型的适用于无功补偿的控制方法。该方法的开关矢量通过参考电压矢量与误差电流在α-β平面直接合成,不再局限于八组基本空间矢量,从而更有效地抑制了误差电流。空间矢量脉宽调制采用三相电压差值来计算相邻基本电压矢量的作用时间,差值算法在实现恒定开关频率的同时大大简化了传统方法的计算量。仿真实验证明了该控制策略简单可靠、鲁棒性强、易于离散化实现,具有良好的补偿性能。     

60°坐标系下三电平逆变器SVPWM控制策略研究

为解决二极管箝位型三电平逆变器直角坐标系下SVPWM算法复杂、计算量大的问题,本文采用60°坐标系对控制算法进行了改进。建立g-h坐标系,分析了参考矢量与空间坐标的关系,提出了参考电压矢量标幺变换的算法,简化了判断扇区方法,计算第Ⅰ扇区电压矢量的作用时间;建立了系统旋转模型,将其他扇区电压矢量对应到第Ⅰ扇区,直接读取矢量作用时间,简化了运算流程,避免了进行大量的三角函数运算。Matlab仿真和实验结果验证了本方法的可行性。     

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.