三电平逆变器SHEPWM技术的所有解问题

针对多电平逆变器特定谐波消除SHEPWM(selective harmonic elimination pulse-width modulation)求解非线性方程组对开关角度初值依赖性高的问题,采用三角函数倍角关系将三电平中点钳位NPC(neutral pointclamped)逆变器SHEPWM非线性方程组转换为代数多项式的模式,并利用MATLAB中的Solve函数对多项式模型进行求解,在无需开关角初值的情况下得到了全调制比下的所有解。给出了开关角及线电压谐波失真THD(total harmonics distortion)随调制比变化的轨迹,分析和比较了开关角解的分布特点,为实际工程中开关角度的选取提供了理论依据。最后仿真和实验验证了利用Solve函数所求开关角度的正确性和可行性。     

优化多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术在逆变器脉宽调制(PWM)控制,尤其是在高压大容量多电平逆变器控制方面备受关注。利用三角余弦函数倍角关系,将七电平逆变器多波段SHEPWM消谐方程组转换为代数多项式组的形式,然后利用Matlab中Solve函数得到全调制比下的所有解。经分析,绘制了总谐波畸变率(THD)最小值随调制比变化的曲线及对应的消谐开关角度轨迹。仿真和实验证明,利用该方法求取的开关角度解正确可行,并且具有高效、快速等优点,对开关角度合理选取及改善多电平逆变输出电压质量很有意义。     

基于Walsh函数的多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术

基于Walsh函数变换的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonics elimination pulse width modulation,SHEPWM)技术存在调制比受限的问题,为此,提出了基于Walsh函数的多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术。该方法通过分析傅里叶级数变换下的多电平多波段SHEPWM电压波形,归纳出调制比从0到1之间变化时多电平逆变器多波段统一的SHEPWM非线性方程组,再利用Walsh函数变换对其进行求解,从而同时解决了拓展调制比、在线计算、实时控制的难题。以7电平为例,给出了各个波段下的Walsh函数分段线性方程组及开关角度轨迹,同时还考虑了调制比切换处多组解的情况。算例结果验证了该方法的可行性。     

级联多电平逆变器全调制比的特定谐波消除

级联多电平逆变器采用阶梯波调制策略虽然能够产生所需要的基波电压而又不产生低次谐波,但该方法只能在很高的调制比下才能应用,而在中低调制比下不存在具有实际意义的解.为了解决这个调制宽度问题,提出了用多段调制模式的办法来计算级联多电平逆变器的开关角度.本文中利用四段式的方法证明了在中低调制比下,具有实际意义的开关角度仍然存在.针对特定消谐方程组的求解,本文提出一种高效的同伦迭代计算方法,通过将非线性方程组转化为偏微分方程组,然后采用龙格库塔法对其进行求解,最后将该值作为迭代算法的初值继续计算即可求得.对比其他的迭代法,该方法具有很宽的收敛范围.实验结果证明了这种多段式调制模式以及同伦迭代算法的可行性和正确性.     

基于Walsh变换的多电平逆变器谐波消除技术

将Walsh函数引入到多电平逆变器选择性消谐法(SHE)开关角的求解中.为此,在介绍Fourier-Walsh变换的基础上,得出了级联型多电平逆变器基于Walsh函数的消谐模型,并提出了一种快速求解消谐模型在基波幅值整个变化范围内开关角的全部解的方法.应用分析表明所提方法是可行的,级联型多电平逆变器开关角的解是关于基波幅值的分段线性方程.因此,所得的分段线性方程解决了逆变器SHEPWM技术在线求解开关角的难题.最后,多个算例的计算结果和实验结果证实了该方法的正确性.     

三电平逆变器SHEPWM非线性方程组的求解

初值对三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination PWM, SHEPWM)非线性方程组求解过程收敛与否和收敛速度都至关重要。为了提高非线性方程组的求解速度,提出了一种以冲量相等、重心重合为原则的求取非线性方程组初值的方法,使得每一个M下取得的初值往往可以保证大多数M(以0.01为分辨率)值对应的非线性方程组收敛,而且显著加快了迭代的收敛速度。对采用所提方法求得的初值不能收敛的M值对应的方程组求解,采取了以其相邻的M值对应的数值解为初值的有效方法,结合这两种初值方法。以11个开关切换点为例,以0.01为调制度M的分辨率,对M从1.15到0.01范围内的每一点上的非线性方程组,采用Matlab6.5中提供的基于牛顿迭代法的fsolve函数,分别求解,并给出至少一个可以实现的数值解。讨论了三电平逆变器SHEPWM问题的多解现象和简单的优化原则。建立了二极管箝位三电平逆变器实验电路模型,对所求SHEPWM的解抽样进行实验,实验证明了所求解能够实现基波控制目标并消除选定的低频次谐波,证明该文提出的方法是有效的。     

基于直流侧电压不均衡的CHB多电平逆变器SHEPWM控制技术

传统的H桥级联型多电平逆变器SHEPWM技术多用于各单元直流侧电源完全相等的情况,但在实际应用中电源电压可能会产生一定的偏差,使得特定谐波消除效果变差。针对这一问题,提出了一种基于直流侧电压不均衡的多电平逆变器SHEPWM技术,以七电平逆变器为例,取3种不同电压值情况,利用多种群遗传算法求解建立的非线性方程组得出对应的开关角度解。对3种不同电压值情况下的开关角度轨迹进行了分析,对调制比0.65~0.85区间内出现的多解情况进行了讨论,对比不同解时消谐效果的差异,为不同要求场合下消谐角度的选择提供了参考。仿真和实验结果证明了该控制技术的可行性和可靠性。     

多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系

为了利用已知的较低电平数多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)问题的解,来构建、丰富和完善具有较多电平数的多电平逆变器的SHEPWM问题的解的集合,该文从SHEPWM非线性方程组的形式、多电平逆变器输出电平的物理概念、多电平逆变器SHEPWM问题解的多重性等方面出发,提出并研究了多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系。以级联多电平逆变器为例,对七电平逆变器M=0.38、五电平逆变器M=0.76和三电平逆变器M=1.14时的方程组的数值解进行了实验研究,结果证明了所求数值解能够实现基波控制、谐波消除目标、七电平对五电平和三电平、五电平对三电平逆变器SHEPWM问题的解包含关系。     

一种新型级联多电平逆变器SHEPWM控制技术

传统级联型多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术只适用于各单元直流侧电源完全相等的情况,但在实际应用中电源电压可能会产生一定的偏差,这使得SHEPWM消谐效果变差。此处提出了一种直流侧电源电压不相等的多电平逆变器SHEPWM技术,并利用多种群遗传算法(MPGA)求解所建立的非线性方程组,得出了开关角度轨迹,且确定了性能最优的一组解,通过仿真和实验研究验证了理论的正确性。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）技术，针对1/4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1.158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。