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.     

简化矢量的多电平逆变器共模电压抑制方法

在高压变频传动领域,共模电压问题尤为突出.首先以有源中点箝位型五电平(ANPC-5L)逆变器为例进行分析,提出了一种基于简化空间矢量的多电平逆变器共模电压的抑制方法.通过建立变换器输出共模电压的数学模型,分析多电平变换器各开关状态与共模电压之间的关系,以最小共模电压为控制目标剔除不满足要求的开关状态,从而减少多电平电压空间矢量对应冗余开关状态的数量.得益于冗余开关状态数量的降低,不仅共模电压得到了很好地抑制,同时还极大地降低了多电平电压空间矢量脉宽调制策略的实现难度.最后通过实验结果验证了所提共模电压抑制方法的正确性和有效性.     

基于多电平随机脉宽调制技术的共模电压和谐波抑制方法

在PWM电机驱动系统中,多电平逆变技术可以降低系统中的共模电压和谐波含量,但是由于开关频率是固定的,在开关频率处的谐波仍很大。随机开关频率空间矢量调制技术可以通过对零矢量的控制,实现对共模电压的抑制,并且开关频率的随机化,使得开关频率处的幅值较大的谐波分散为一定带宽的幅值较小的谐波,降低了谐波的幅值。给出了混合型七电平逆变器的拓扑结构及控制方法,将高压单元的低频输出和低压单元的高频输出进行叠加,实现七电平的电压输出。分析了不同的开关状态对共模电压的影响,提出了用于共模电压抑制的矢量选择方法和用于降低谐波的开关频率随机化方法,仿真和实验结果显示,多电平逆变技术和随机脉宽调制技术的结合使用,大大降低了系统的共模电压和开关频率处的谐波分量。     

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。     

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。     

多电平电压源逆变器降低共模电压的脉宽调制策略的研究

多电平逆变器因为存在的开关状态多,因此其调制方法也较为复杂。通过选择适当的开关状态,部分共模电压降低调制方法(PCMVPWM)能将共模电压降低到直流侧电源的1/3,而完全共模电压消除调制方法(FCMVPWM)能够完全消除共模电压。本文主要揭示了这两种调制方法与基于载波的脉宽调制的关系并进行仿真比较。最后,在实验室建立的NPC三电平逆变器的原型机上对算法进行了实验验证,结果表明该调制方法能够有效地降低共模电压。     

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.     

基于载波和空间矢量调制之间联系的多电平VSI降低和消除共模电压的PWM策略

提出一种多电平逆变器降低和消除共模电压的调制方法。选择适当的开关状态,部分共模电压消除调制方法(PCMVPWM)能将共模电压降低到直流侧母线单电源电压的三分之一,完全共模电压消除调制方法(FCMVPWM)能完全消除共模电压。分析了这两种调制方法与基于载波的脉宽调制方法的关系。在NPC三电平逆变器的原型机上对算法进行了实验验证,仿真和实验结果表明该调制方法能够有效地降低共模电压。最后将算法拓展到任意电平逆变器的调制中。     

混合级联型多电平逆变器共模电压优化方法

为研究混合级联型多电平逆变器共模电压的优化,提出了一种多电平逆变器的共模电压优化方法.通过分析混合级联型多电平逆变器输出电压矢量在α'-β'坐标系中的分布规律,重新定义了不同高低电压和频率的基本矢量.在基本矢量区域划分为几类不同的特征多边形和在优先选择高电压-低频率基本矢量点的前提下,获取由3个基本矢量点合成的参考矢量值,并计算3个基本矢量的持续作用时间.为验证本优化方法的正确性,在二级七电平混合级联多电平逆变器(两单元直流侧电压比为1:2)仿真模型及实验平台上对算法进行了验证.仿真和实验结果表明:逆变器输出的共模电压幅值可限制在单位直流侧电压内,对共模电压的抑制作用较明显.     

基于三电平中矢量的零共模电压算法研究

针对传统的共模电压抑制方法都无法从算法上彻底消除共模电压的问题,提出一种新的算法。通过三电平变流器的有效开关状态,对共模电压进行分析,并得出中矢量调制共模电压为零的结论。通过对两电平调制出的PWM脉冲波进行分配和调整,产生一组对三电平变流器有效的中矢量开关状态。采用中矢量调制从算法上消除共模电压,并通过Matlab仿真和实验验证了结论的正确性和可用性。     

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。     

一种减少矩阵变换器共模电压的空间矢量调制法

对基于空间矢量调制策略的矩阵变换器共模电压瞬时值进行了分析,得出了共模电压瞬时值形成的一般规律。提出了通过改变零矢量及位置,既减少矩阵变换器共模电压又使其开关次数最少的方法。此调制法使共模电压瞬时值比优化前空间矢量调制策略减少42.27%(最大值),比优化后的空间矢量调制策略减少33.34%(最大值),同时不影响输出电压及输入电流局部平均值。通过仿真验证了分析的正确性。     

三电平中点钳位逆变器共模电压和电流抑制算法

对三电平逆变器的传统SVPWM算法和已有的共模电压抑制算法、共模电压消除算法和共模电流抑制算法进行了分析和对比。通过改变矢量选择和优化开关次序,提出了一种共模电压和共模电流抑制的SVPWM算法,并通过Matlab/Simtllink软件进行了仿真。结果表明,这种算法能很好地抑制共模电压和共模电流。     

电流控制型矩阵变换器抑制共模电压控制策略

目前对于传统的交-直-交变频器，已经提出了很多抑制共模电压的方法，而对于矩阵变换器这种新型的变频器，抑制共模电压的研究则进行的较少。在滞环电流和空间矢量复合控制的基础上，针对电流控制型矩阵变换器自身的特点，提出了一种抑制共模电压控制策略。通过细分输入6区间，合理选择零矢量和适当调整开关顺序，使电流控制型矩阵变换器共模电压的峰值下降了33.3%，有效值降低了50%以上，高频频谱也得到了抑制。仿真和实验结果证明了该控制方法的可行性和正确性。     

应用相差错时采样空间矢量调制的级联型高压变频器共模电压抑制

为消除级联型多电平逆变器的输出共模电压,首先提出了基于左、右桥臂矢量的三类相差空间矢量调制(space vector modulation,SVM)技术,数学推导出三类调制技术的等效正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)的调制波,并分析了其各自相电压输出波形的单、双极性,证明2π/3相差SVM必为单极性调制。通过借鉴错时采样SVM移相技术,将相差SVM改进并引入级联型高压变频器,详细分析了2π/3相差SVM消除两类共模电压的机理。通过与三次谐波注入型载波移相SPWM消除共模电压的仿真类比,结果证明该调制方法能有效消除共模电压,又不至于过多降低直流电压利用率。     

面向独立供电系统的四桥臂电流源变流器3D-SVPWM方法

针对传统电流源变流器的调制方法无法实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且会有较高的共模电压的问题,提出了一种三相四桥臂电流源变流器的三维空间矢量脉宽调制（3D-SVPWM）方法,并将其应用于三相四线制独立供电系统。首先,定义了三维电流空间矢量,分析了不同电流空间矢量对应的共模电压。其次,提出了判断参考矢量所在四面体的方法。然后,通过优化空间矢量顺序,提出一种低开关动作次数下有效减小共模电压的空间矢量顺序。最后,实验表明所提3D-SVPWM方法能够实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且能有效降低共模电压。     

基于SVM的级联型高压变频器共模电压抑制研究

为消除级联型高压变频器输出共模电压,针对其特殊结构,提出左右桥臂组概念,并采用两电平SVM,将两参考矢量的相差调整为2π/3。由于级联型结构每层均能输出3种电平,可挑选共模电压为0的三电平矢量进行调制。该两种SVM通过错时采样技术,平滑应用于级联型高压变频器,并可完全抑制其共模电压。仿真和实验结果都证明了这两种SVM的有效性。     

减小异步电机驱动系统共模电压的空间矢量脉宽调制控制方法研究

共模电压会带来共模电流、电磁干扰、电压谐波等问题。详细分析了一种新颖的空间矢量脉宽调制控制方法,无需增加任何硬件,可以非常有效地减小电压源逆变器供电的异步电机驱动系统的共模电压。仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

不同空间矢量调制算法的共模电压抑制性能对比研究

三相逆变器供电的电驱系统中往往会产生幅值较高、高频交变的共模电压,对电驱系统的电磁兼容性、电机轴承寿命等产生危害。为抑制共模电压,分析了SVPWM调制算法下共模电压的生成机理,对AZSPWM1、NSPWM、TSPWM等共模电压抑制算法进行了仿真与分析。结果表明种调制算法均能有效地抑制共模电压,TSPWM算法的开关损耗较低、线性调制区域无限制,综合性能较优,但3种调制算法的电机相电流谐波含量均比SVPWM高。试验结果为共模电压抑制方案的选择进一步提供了理论依据和指导。