六半桥三相SVPWM控制技术

针对六半桥三相电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制技术的研究,由理论推导可知,采用该控制方法后,逆变器能够提供负载的输入电压范围在同一直流母线条件下与传统三半桥逆变器相比提高一倍。首先提出了各桥臂上下开关管互补导通的SVPWM,而后对各开关管的调制信号进行优化,得到消除死区的各开关管调制信号。无死区优化的核心原则是优化前后对应每个开关周期内输出平均电压相等。由Matlab/SIMULINK的电路仿真结果验证了理论推导的正确性,提出的无死区方案使得各相各桥臂加入死区的频率是参考电压频率的2倍,这与开关频率相比所加死区的影响几乎可以忽略不计。     

五电平有源钳位型变换器SVPWM死区效应分析与补偿方法研究

针对五电平有源钳位型变换器SVPWM调制的死区时间会导致跨电平跳变电压尖峰，产生过高的dv/dt影响系统稳定性的问题，提出一种不影响SVPWM调制效果的死区跨电平跳变补偿方法。首先对死区寄生模态导致电压误差的产生原理进行分析，列举了所有跳变过程中寄生电流的导通路径，采用在特定参考电压限定开关模态、筛选开关序列和脉冲调整等方法，重新规划电流导通过程，分类消除了跨电平跳变现象。最后搭建了实验样机，通过仿真和实验的手段对补偿方法进行了验证，对相同条件下的实验结果进行快速傅里叶对比分析，证明提出的死区补偿方法对输出电压谐波含量只产生了0.51%的微弱影响，且能有效消除跨电平跳变电压尖峰，表明该方法能维持五电平SVPWM良好的调制效果的同时，消除跨电平跳变隐患。     

基于简化SVPWM的逆变器死区效应分析与补偿

针对PWM逆变器死区效应引起的误差电压矢量致使开关管实际开通时间与理想给定开通时间不相等的问题,从消除误差电压矢量着手,结合SVPWM的特点,给出简化算式,提出了死区的时间补偿方法。本补偿方法采用对三个桥臂的死区时间进行独立补偿,死区大小由对应相电流的大小实时计算并直接补偿到简化SVPWM算法当中。仿真实验结果表明,所提方案能够有效地改善电流波形的正弦程度和相位偏移,算法实现简单,具有工程实用价值。     

四桥臂变换器驱动开绕组永磁同步电机系统的死区效应分析与抑制

针对传统双逆变器驱动开绕组永磁同步电机系统的成本和复杂性高的问题,提出一种具有少开关特性的低成本四桥臂变换器驱动开绕组永磁电机的新型拓扑结构,在四桥臂变换器输出有效电压矢量和SVPWM策略分析的基础上,分析了系统中复用桥臂产生的非对称死区电压分布规律及其对相绕组电流畸变的影响,基于零序回路独立控制的方法设计了具有平均死区电压补偿的谐波电流抑制策略,将死区补偿后的开绕组永磁电机绕组电流总谐波含量抑制至5%左右,使得低成本的四桥臂变换器具有类似传统双逆变器驱动开绕组电机系统的输出特性,最后通过仿真和实验验证了所提死区分析和抑制策略的有效性。     

一种低共模电磁干扰SVPWM法的研究

为了消除传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)在变频器输出端产生较大的输出端共模电压突变,提出了新型SVPWM控制方式——三矢量合成SVPWM。在介绍了该控制方式的原理即:每个桥臂换流时,总有另一桥臂同时发生换流且换流方向与之相反,此时第三桥臂则不发生换流,总的共模电压不会发生跳变后,分析了由于死区时间及驱动信号传输延时不一致等非理想因素对该方法实际效果的影响。分析和实验表明,该SVPWM合成方式可有效抑制共模EMI,在实际应用中需采取死区补偿和驱动脉冲前沿的精细调整达到最佳效果。该方法的最大直流电压利用率仅0.67,对此可采用六矢量合成法进行改进。     

单极性SPWM调制的三相电能回馈单元设计

三相电能回馈单元常采用双极性SPWM或SVPWM调制实现,基于单极性SPWM的调制不同于双极性SPWM和SVPWM的调制,其避免了双极性SPWM和SVPWM上下桥开关互补导通而需要设置死区时间防止直通的问题,克服了死区时间会增大电流畸变率的难题。并给出L/LCL滤波器的设计与选取、电流回馈PI参数的设计和单极性SPWM调制的实现算法。在此基础上,比较单极性SPWM调制与双极性SP-WM和SVPWM调制的优缺点。最后通过Matlab/Simulink进行仿真验证该方法的可用性、正确性和优越性。     

逆变桥无死区控制技术研究

分析了逆变器的死区效应,给出了桥式逆变器无死区控制方案。根据电流极性将桥臂等效为2个开关单元,无需设置死区时间。采用桥臂反并联二极管导通方法检测桥臂输出电流方向,无需电流传感器,降低了成本。采用简单的模拟电路设计了无死区控制的逻辑电路,以半桥逆变器为例进行了实验研究。实验结果表明,该控制方案可以明显改善逆变器的输出波形,提高直流电压利用率,开关管驱动信号只在半个基波周期内有效,开关损耗显著降低,有很好的实用价值。     

基于脉冲调整的四桥臂逆变器死区补偿策略

为防止桥臂直通加入死区时间会导致逆变器输出能力下降以及输出波形畸变,需要进行死区补偿。四桥臂逆变器开关状态多,电压矢量分布复杂,死区补偿实现困难。对死区效应及其产生机理进行分析,归纳各相电流极性与对应脉冲调整方案的关系,将基于脉冲调整的死区补偿策略应用于四桥臂逆变器。该补偿策略在同一电流极性下脉冲调整具有一致性,易于实现,仅需判断电流极性即可确定脉冲调整方案,达到校正基矢量作用时间的目的,补偿死区效应。分别在三相平衡及不平衡工况下对基于脉冲调整的四桥臂逆变器死区补偿策略进行仿真和实验分析,结果表明该补偿策略能提高逆变器输出能力,减小波形畸变程度,有效补偿了死区效应。     

Z源逆变器的改进型最大恒定升压调制策略

传统Z源逆变器最大恒定升压控制策略能够在任意给定调制比下获得最大的电压增益,电感中不合有与输出频率有关的电流纹波.针对该升压控制策略导致开关频率增倍,而且需要额外的数字逻辑器件辅助实现的问题,提出一种改进型最大恒定升压控制策略,在SVPWM的基础上,通过调整同桥臂的开关管开通、关闭时刻,实现直通的插入.与传统最大恒定升...     

新型多重载波无死区SPWM

传统正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)加入死区后会产生逆变器输出电压能力下降、出现相位偏差和电流波形畸变等问题。为了改善逆变器交流侧电流输出波形,解决传统SPWM加入死区后出现的问题,提出一种新型多重载波无死区SPWM调制方法,该方法对调制波采用多重载波调制,产生多路驱动信号,并把电流矢量变换到dq轴进行滤波,根据滤波后电流的方向,采用简单的逻辑运算确定开关管的驱动信号,实现无死区效应的调制方法。该调制方法解决了传统SPWM+死区方法中死区效应导致波形畸变的问题,从根本上解决了死区问题,逆变交流侧输出波形不畸变,正弦度良好。通过理论分析和实验验证该方法的正确性。     

耦合电感三电平双降压式逆变器

双降压式逆变器是一种可靠性和转换效率均较高的新型逆变器,针对其直流电压利用率低、桥臂输出仍为双极性PWM调制波的缺陷,提出了一种新型三电平双降压式逆变器,充分利用双降压式逆变器的半周工作模式,使桥臂输出改进为三电平PWM调制波,并降低了功率器件的电压应力。但在电感电流断续区可能出现高的器件电压尖峰,通过将两电感耦合,可对桥臂电压进行钳位消除电压尖峰,同时也减小了磁件本身的大小。耦合电感三电平双降压式逆变器在减小体积重量的同时保持了高效率、高可靠性。试验结果验证了以上分析的正确性。     

单相二极管箝位三电平逆变器死区时间补偿技术

针对调制过程中的死区时间导致逆变器输出电压和电流畸变、谐波含量增加等问题,提出一种简单可行的死区时间补偿策略。该策略在传统调制方法的"调制信号"与"死区时间处理"之间增加"死区时间补偿"。以单相二极管箝位三电平逆变器为对象,分析死区时间对桥臂输出电平的影响,根据桥臂电流方向选择延迟开关器件驱动信号的上升沿或下降沿来对死区时间进行合理补偿。相比于传统基于特定调制方式的死区时间补偿技术,该补偿策略简便易行并且与调制方式独立,能够灵活应用于各种不同的调制方式。在MATLAB/Simulink平台上建立仿真模型对该补偿策略进行仿真验证,并设计了基于可编程逻辑器件的死区时间补偿控制核心,搭建物理实验平台进行实验验证。仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

闭环SPWM逆变器死区时间对输出基波电压的影响

针对瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器逆变桥臂控制信号死区时间造成输出谐波电压问题,建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器闭环控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。仿真和实验结果表明,对于采用瞬时输出电压反馈控制技术的SPWM逆变器,其输出电压在空载时随着死区时间的增加而增加,负载电流超过临界电流后其输出电压随死区时间增加而下降;其阻性负载时的外特性曲线是一条先下降后上升的曲线。     

一种新颖两相调制SVPWM控制策略研究

针对传统空间电压矢量脉宽调制存在的问题,提出一种新颖空间电压矢量脉宽调制方案。在对传统SVPWM方案进行分析的基础上,采用两相调制方法,根据负载功率因数角选取各扇区内的零电压矢量。该策略使电流在过零时及电流最大时桥臂不换流,使得器件开关频率降低了1/3,且在电流过零时,避免了对该相的死区补偿。仿真及实验结果表明该优化SVPWM控制策略能有效改善电流波形,降低开关损耗,消除了传统方案需要检测电流方向的弊端,且算法简单,易于实现。     

基于阶梯碳交易的多微网电能合作运行优化策略

为了避免逆变器在运行过程中出现桥臂直通问题,器件的驱动时序中需要插入必要的死区时间。然而,死区会带来逆变器基波电压损失与畸变等问题。尤其当采用SiC MOSFET作为开关器件时,较高的开关频率使得波形畸变更严重,这使得传统应用于Si IGBT逆变器的死区补偿策略已经无法适用。为此,在传统死区消除策略的基础上,提出一种分段调制死区补偿策略。该策略通过建立的预测模型得到过零点处的电流纹波值,并以此划分电流过零区域和非过零区域。当输出电流处于非过零区域时,每相桥臂仅对有效器件进行开关动作,互补器件处于关断状态,以提高基波电压幅值;当处于过零区域时,针对死区时间、寄生电容等因素产生的误差,计算出等效脉冲补偿时间用于补偿误差电压,减少波形畸变。最后,仿真与实验结果证明了该补偿策略相较于传统的死区消除策略可减少低次谐波含量,改善输出波形质量,输出电压的THD可减少1.63%。     

不平衡负载情况下矩阵变换器的拓扑改进及控制策略

针对3×3矩阵变换器(matrix converter,MC)不能带不平衡负载问题,提出一种新型的3×4MC,新增加的中线桥臂连接到负载中性点。建立其交-直-交的等效模型,并通过在等效模型上对3×4MC带不平衡负载的分析可知,获得三相对称输出电压的关键是对负载中性点电位的控制。继承3×3MC的空间矢量调制(space vector pulse width modu- lation,SVPWM)方法,并根据其调制特点,分析SVPWM与正弦脉宽调制(sinusoida pulse width modulation,SPWM)的内在关系：SVPWM实质上是在三相正弦调制波中注入了零序分量的改进SPWM。对中线桥臂单独采用SPWM方法,控制负载中性点的电压为相应的零序电压,使输出为三相对称电压。采用开关函数法对网侧的输入电流进行谐波分析,得出输入电流中低次谐波的表达式。最后针对所提出的3×4MC用Matlab/Simulink进行仿真,仿真结果验证了其可行性。     

一种新型直流环节谐振逆变器的空间矢量脉宽调制方法

为了实现一种结构简单，控制方便，高效率，高功率密度的逆变器的应用，该文提出一种适合于直流环节谐振逆变器的SVPWM的数字控制策略，使每个开关周期只需要一次谐振网络的谐振就可以实现逆变桥的三个桥臂开关管的ZVS，大大减少了谐振网络的工作次数，这对减少开关损耗，提高开关频率，提高直流母线电压利用率都有很大的好处。归纳出新型SVPWM的发生逻辑并采用FPGA产生所需的SVPWM驱动脉冲以减小DSP的计算时间开销。此新型数字控制策略与传统的数字空间矢量控制之间接口非常方便，传统SVPWM的输出可作为FPGA的输入，从而可保留传统SVPWM的控制算法部分。仿真波形和实验结果验证了新型空间矢量PWM算法的正确性和可行性。     

一种新型的消除三相逆变器死区的空间矢量控制方法

近年来,死区补偿、死区时间最小化、死区消除是三相逆变器克服死区影响的主要研究方向,针对常规三相逆变器死区消除控制策略存在一定局限性,提出一种新型的消除三相逆变器死区的空间矢量控制方法。该方法根据负载阻抗角特性,通过采用SVPWM划分扇区并对各扇区空间矢量控制达到死区消除效果,并且不需要精确的电流极性检测装置,使逆变器输出波形总畸变率最小并提高基波电压幅值的目的。本文对所提出的方法进行了仿真研究。仿真结果证明该方法所产生的死区消除SVPWM控制序列与常规控制策略相比不仅能有效地消除死区影响,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)和基波电压幅值。     

并网逆变器馈网电流谐波抑制策略研究

为防止桥臂直通而设置的开关延时(死区)会引起并网逆变器桥臂输出电压偏差(死区效应),使馈网电流中含大量低次谐波。为此,提出一种双重功能正弦脉宽调制(SPWM)策略,该策略将设置开关延时和桥臂输出电压偏差抑制同时进行,从根本上解决了由开关延时引起的馈网电流波形畸变问题。仿真和实验结果表明,所提策略可有效抑制并网逆变器馈网电流的谐波含量,实现馈网电流的高功率因数运行。     

三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略

针对三相四桥臂逆变器常用的控制方法或者属于开环控制,或者需要大量繁琐的计算,不适用于对动静态性能要求较高的中高频逆变场合这一缺点,提出一种三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略。该控制策略依据电压电流双闭环控制原理,通过对三相四桥臂逆变电路建立电压电流方程,推导三相输出电压对称所需要的条件,从而发现三角波在各相桥臂的控制中起到至关重要的作用。前三相桥臂在电压电流双闭环控制的基础上在调制信号中注入三角波,使得调制比可以大于1,提高了逆变器的直流电压利用率;第四桥臂则利用构造出的三角波作为调制信号进行PWM控制,确保逆变器在不平衡负载条件下输出电压对称。设计一台6 k VA原理样机,仿真和实验结果证明了该控制策略的可行性。