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。     

抽头电感准Z源逆变器

提出一种高升压比的单级升压逆变器,它在传统准Z源逆变器拓扑中引入抽头电感无源网络,因此称为"抽头电感准Z源逆变器"(tapped inductor quasi-Z-source inverter,TL-qZSI)。该抽头电感无源网络包括一个抽头电感和两个二极管,替代了原准Z源逆变器中的一个电感。类似于抽头电感Z源逆变器(tapped inductor Z-source inverter,TL-ZSI),所提出的逆变器也能提供高升压能力,但比TL-ZSI略低些。分析电路的工作机理、升压能力和控制策略,讨论设计上的考虑。最后通过基于简单升压控制方法的实验结果验证该拓扑的实际性能。     

Z源三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制策略

对Z源三相四桥臂逆变器的稳态工作原理进行了深入分析,并提出一种改进的三维空间矢量脉宽调制策略,通过合理地选择直通桥臂,将直通状态插入到传统零矢量状态中,保证不影响有效开关状态和输出电压。同时,分析了直通占空比和调制比的耦合关系,得出直通占空比的最大取值,进而提出相应的最大恒定升压控制策略。在MATLAB/Simulink中搭建Z源三相四桥臂逆变器仿真模型,并在平衡及不平衡负载工况下进行仿真。仿真结果表明:Z源三相四桥臂逆变器在所提三维空间矢量脉宽调制策略下,不仅可以实现升压控制,而且相较传统Z源三相三桥臂逆变器,在不平衡负载条件下也能取得良好的控制效果。     

准Z源逆变器SVPWM最大恒定升压调制策略研究

与传统Z源逆变器相比,准Z源逆变器具有电容电压应力低的优点.但是基于简单升压调制策略的准Z源逆变器存在开关器件电压应力大和开关频率高的缺陷.将SVPWM调制策略应用于准Z源逆变器,并在不产生电流纹波的条件下实现了最大调制度,不仅能够减小开关器件电压应力,而且能够降低开关频率.推导出SVPWM调制下最大恒定直通时间及其与...     

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。     

基于准Z源直接矩阵变换器的新型空间矢量调制策略研究

由于矩阵变换器的电压利用率较低,严重限制了其在并网变换器等方面的应用,故将准Z源网络引入到矩阵变换器中,并提出新型直通状态插入方式,从而提高了电压利用率和抗干扰能力等。首先,分析准Z源直接矩阵变换器的升压原理;其次,简单介绍了双空间矢量调制方法,然后在采用直通状态代替部分零矢量的传统调制基础上,提出新型直通状态的插入方式,把直通零矢量均分10等份插入到SVPWM调制策略中,降低了稳态状态下Z源网络电容电压和电感电流的波动;最后,搭建准Z源直接矩阵变换器的仿真模型和实验平台,结果验证了这种新型调制策略的正确性和有效性。     

准Z源逆变器SVPWM直通调制策略改进

基于SVPWM直通调制策略的准Z源逆变器应用越来越广泛,可实现在同等电压增益下调制度达到最大,从而减小开关器件的电压应力.直通零矢量六分段SVPWM调制策略对零矢量时间的利用率较低,只能达到75％,因此提出直通零矢量八分段的SVPWM调制策略,以最大程度利用零矢量的时间,理论利用率达到100％,在此基础上不增加开关频率...     

开关耦合电感准Z源逆变器

基于开关耦合电感准Z源逆变器拓扑的一种高升压能力逆变器,是在准Z源逆变器的基础上提出的。与开关耦合电感Z源逆变器相比,在相同的输入输出条件下,开关耦合电感准Z源逆变器具有的优点包括:输入电流连续,逆变桥和输入电压源共地,无源器件体积重量减小,以及电容电压应力降低等。本文分析了这种新拓扑的稳态工作原理,升压特性,控制策略和器件的电压应力等,最后用实验结果验证了SCI-qZSI的实际性能。     

一种基于零矢量调节的五桥臂逆变器调制方法

针对五桥臂逆变器传统调制方法存在的电压利用率低、有大量电压反向脉冲、开关损耗大等问题,提出一种基于零矢量调节的调制方法,该方法借鉴空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,通过调节整合两逆变器的零矢量分布,统合考虑公共桥臂脉宽需求,使其同时满足两台交流电机的需求。仿真和实验结果表明,该方法能实现两台交流电机在不同转速下的独立控制,且与传统调制方法相比,逆变器的电压利用率可提高一倍,电压反向脉冲和一个采样周期内开关动作次数均显著减少,从而验证了所提方法的有效性。     

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。     

Design and implementation of a new four-switch modified quasi Z-source inverter with improved space vector control method

This paper proposes a novel cost-effective feature as a three-phase four-switch inverter utilizing a modified quasi Z-source (MQZs) network. This inverter exploits a pulse-width modulation (PWM) control strategy based on developed space vectors to provide balanced three-phase output voltages and currents. It also has many applications such as the three-phase induction motor (IM) with adjustable speed drive (ASD) fed by a DC and/or rectified AC supply. Unlike some other similar four-switch inverters or converters, which can only work in step down (buck) mode or step up (boost) mode, this inverter can operate in both modes that depend on switching signals and due to adjusting the zero shoot-through (Zsh-th) duty cycle. It also decreases the total harmonic distortions (THD) of output voltages and currents. The MQZs inverter reduces the switching losses and the cost of topology in comparison with the conventional six-switch topologies. The utilized control strategy can work well without any extra filtering circuit in DC side to eliminate the effect of the DC-bus voltage ripples on the inverter output currents and voltages. The experimental results are found closely analogous and confirm the aforementioned features of the proposed topology compared with other traditional topologies, although the inverter output filter is a conventional LC filter.     

基于空间矢量滞环控制的Z源光伏并网逆变器

提出了一种适用于Z源三相光伏系统的定频电流滞环并网控制新方法.该方法首先基于电网电压空间矢量将复平面分为6个区域以实现线电流的解耦控制,再对线电流进行固定次数的定时比较以实现定频控制,解决了直通时间插入问题.该方法能实现单位功率因数运行,具有响应快速、精度高、抗干扰能力强、开关次数少、易于数字化实现等优点.与传统滞环控...     

基于虚拟空间矢量过调制策略的逆变器共模电压抑制方法

虚拟空间矢量调制(VSVM)技术因其在共模电压(CMV)抑制方面的独特优势而受到关注,但相较于空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,其线性调制范围较小,影响了逆变器的电压输出.分析了使用和弃用零矢量调制策略的CMV特性和线性调制范围,在此基础上提出了基于VSVM的过调制策略,推导出该策略下过调制补偿角与调制比之间的关系式...     

基于开关电感的增强型Z源三电平逆变器

分析了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的常规单z源三电平中点钳位(NPC)逆变器的升压能力,指出若直通矢量作用时间不超过某一有效矢量的作用时间,则逆变器的电压增益最大值仅为1.15,不具备升压能力。对SVPWM方法作出修改,使电压增益与z源两电平逆变器的相同。为了进一步提高升压能力,提出一种增强型z源网络,直流母线的正端和负端各引入1个开关电感(SL)单元,不仅提高电压增益,而且在相同电压增益的条件下降低了在z源网络电容的电压应力,还能实现中点电位平衡。在此基础上又提出了升压能力更强的多单元开关电感增强型z源网络。仿真结果表明,改进SVPWM方法和新型拓扑对提高z源三电平NPC逆变器的升压能力十分有效。     

改进型Z源逆变器

针对传统Z源逆变器的直流升压因子较小、启动冲击严重、直流侧的电压利用率较低等缺点,提出了一种改进型的Z源逆变器拓扑.在传统拓扑中加入一个电感和一个全控开关,提高了直流升压因子,利用该电感上的电流不能突变的特性,使得启动时阻抗网络上的电容的冲击电流大幅减小,从而不需要采用软启动策略;同时该拓扑还保证了输入电流连续,减小了...     

基于空间矢量的三相电压型PWM整流器的研究

建立了三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,研究了其前馈解耦控制策略.在此基础上结合空间矢量调制(SVPWM)的算法,设计了三相电压型PWM整流器控制系统,并在Matlab的Simulink中进行了系统仿真.仿真结果表明,设计方法可行,仿真模型正确.     

基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制策略

针对二极管钳位型单相九电平逆变器,分析其工作原理,提取了逆变器工作的有效开关状态。根据伏秒平衡原理和两矢量三段式调制规律,提出了一种基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。通过分析所有开关周期脉冲的跳变情况,给出了脉冲类型的判断条件,并根据脉冲类型计算起始和终止电压矢量及其作用时间;同时,应用FPGA设计了模块化SVPWM控制系统,并对该控制系统进行了时钟与资源消耗评估。性能分析结果表明,该调制策略计算速度快、资源消耗小。最后,仿真与实验结果验证了所提调制策略的正确性和有效性,而且能够有效地均衡电容电压。     

基于空间矢量调制的直接转矩控制算法研究

针对传统的直接转矩控制由于采用滞环比较器对磁链和转矩进行直接控制,导致出现开关频率不恒定,磁链和转矩脉动大的问题,提出一种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法.根据感应电机的数学模型,建立磁链、转矩双闭环PI控制回路.直接以磁链和转矩作为控制量,采用空间电压矢量调制策略.该方法具有矢量控制连续平滑和直接转矩控制快速响应的特性.仿真和实验结果表明,相对于传统的直接转矩控制,基于空间矢量调制的直接转矩控制方案的开关频率恒定,大大减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,使系统具有良好的动、静态性能,验证了该方法的可行性和有效性.     

Z-源逆变器PWM调制策略的分析与比较

Z-源逆变器是一种具有升/降压功能的单级逆变器,较之应用广泛的电压源逆变器和级联Boost斩波电路的电压源逆变器,具有结构简单、整机效率高和系统安全可靠等优点.本文在简单介绍Z-源逆变器工作原理的基础上,重点分析了Z-源逆变器的PWM调制策略.阐述了目前为止应用于Z-源逆变器升压调制中的几种调制策略,包括简单升压调制、最大升压调制、最大恒定升压调制、三次谐波注入升压调制、直通分段SVPWM和正弦载波PWM等调制策略的实现方法,通过定性分析和定量比较,对比了各调制策略的性能,分别从升压能力、功率器件电压应力和电感电流纹波等方面讨论了他们各自的优缺点,并列出了各调制策略下Z-源逆变器的主要性能参数比对表,为Z-源逆变器的系统选型和实际应用提供理论依据.