基于MOPSO的三电平SHEPWM方法研究

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法具有功率器件开关损耗低、输出电压质量高、有效消除低次谐波等优点,在三电平逆变器的控制中得到广泛应用。这里在分析三电平SHEPWM方法原理的基础上,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解三电平SHEPWM开关角,将非线性方程组的求解转化为对特定目标的优化,无需给定开关角初始值;分析了该方法的谐波特性,包括未消除谐波幅值的变化规律和总谐波畸变率(THD)的变化规律。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,SHEPWM方法达到了消除特定低次谐波的目的。     

一种消除窄脉冲的三电平粒子群优化PWM方法

以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,对优化脉宽调制(PWM)技术的求解与应用进行了分析和研究。针对优化PWM的脉冲序列在调制度较大时可能出现窄脉冲的问题,此处提出了一种简单且有效的窄脉冲消除方法。建立了三电平牵引逆变器优化PWM方法的数学模型,在应用粒子群优化(PSO)算法求解模型时,施加了窄脉冲消除算法以消除窄脉冲。通过仿真和半实物实验验证了所提出窄脉冲消除方法的有效性及PSO-PWM的谐波优化作用。     

基于PSO算法的三电平优化PWM方法

受大功率开关器件开关频率的限制,牵引逆变器输出波形中含有大量的谐波,所以有必要采用优化的脉宽调制（ PWM ）方法来减少牵引逆变器输出波形的谐波。首先,建立了最小电流总谐波畸变率（ THD ）谐波优化模型,并采用粒子群优化（ PSO ）算法对模型进行求解。其次,在分段同步调制的不同分频段上对PSO-PWM和传统正弦脉宽调制（ SPWM）进行了比较,得到PSO-PWM具有良好谐波优化效果的结论。最后,用仿真和半实物实验结果验证了理论分析的正确性。     

三电平逆变器特定消谐方程组优化求解的研究

针对三电平特定消谐逆变器,给出了在Walsh域建立SHEPWM(Selective Harmonic Eliminated PWM)模型的简便方法,省略了Walsh域与Fourier域间的转化,并提出了窄脉冲直接判断省略法与有效集算法相结合的优化算法。该优化算法下逆变器具有开关损耗低,硬件电路可实现性强的优点。通过MATLAB/SIMULINK仿真与DSP实验分析发现,经优化后的触发脉冲最小宽度增大到200μs,逆变器拟消除的谐波次数增加了6次,大大的提高了三电平特定消谐逆变器的转换效率与实用性。     

光伏并网NPC三电平逆变器调制算法研究

与传统两电平逆变器相比较,三电平逆变器因输出状态增多,具有动作频率低,开关损耗小,谐波含量少等优点。文中采用NPC三电平逆变器拓扑结构,将60°坐标系下的SVPWM调制算法应用于光伏并网逆变器系统中,算法简洁,易于控制。Matlab/Simulink仿真和实验结果均表明理论分析的正确性以及光伏逆变系统的良好性能,可有效提高交流侧的功率因数,改善并网逆变器的电能质量。     

谐波电流最小同步优化脉宽调制策略研究EI北大核心CSCD

在许多大功率交流传动领域,由于开关损耗较大,功率半导体器件的开关频率不能过高,通常在1 kH z以下,逆变器工作在较低的载频比下,因此对逆变器相电流谐波抑制就变得十分紧迫。为达到相电流谐波最优化的目的,需要依靠一定的数学约束条件对调制波形进行精确控制,因此可编程优化调制策略得到广泛应用。其中将谐波电流最小作为约束条件的优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)是一种非常具有吸引力的解决方案。该文以谐波抑制能力较弱的两电平三相三桥臂电压型逆变器为研究对象,给出使得输出电流谐波最小的优化脉宽调制较为精确的约束条件,并且完成全调制范围、多种波形发生条件下的优化函数多解的比较,并最终给出最优的优化开关角组合。比较该调制技术与其他传统的脉宽调制技术在谐波抑制能力方面的性能,并经过仿真与实验进行验证。     

实数编码遗传模拟退火算法SHEPWM控制技术

针对多电平逆变器SHEPWM(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)消谐模型的求解问题,提出一种遗传算法和模拟退火算法相融合的新型算法。该算法根据个体适应度值进行自适应交叉和变异操作,采用模拟退火算法进行个体更新,以增加种群的多样性,增强全局寻优能力,避免陷入局部最优,并以实数编码保存个体来提高计算精度。以二极管箝位三电平逆变器SHEPWM为例,给出了全调制度下的开关角度轨迹及较高调制度下的另外两组解,绘制了谐波失真含量(total harmonic distortion,THD)随调制度变化的曲线,并给出了详细的仿真结果。最后通过建立的二极管箝位三电平逆变器实验平台进行了实验验证,仿真和实验结果证明了该算法的正确性和可行性。     

基于GA多电平逆变器SHEPWM控制技术

针对于传统数值算法在求解多电平逆变器特定次谐波消除脉宽调制(SHEWM)消谐模型时对开关角度初值依赖程度较高的问题,提出了采用遗传算法(GA)对多电平逆变器SHEPWM消谐进行求解的方法。该方法在无需初值的情况下,仅通过GA的优化计算即可得到满足各种消谐效果的开关角度解集。最后进行了仿真和实验验证,结果验证了该方法和所求取的开关角度解正确有效。     

级联多电平逆变器开关角度的研究

为了改善级联多电平逆变器输出电压波形质量,提出了一种优化谐波消除技术。通过控制逆变单元开关角度实现级联多电平逆变器谐波控制,在消除低中频谐波成分的同时寻求总谐波畸变率(THD)最小的一组开关角。建立了仿真和实验模型,对该组角度进行仿真和实验验证,其结果验证了优化谐波消除技术的正确性。     

基于差分进化算法的逆变器SHEPWM方法的研究

针对两电平特定谐波消除(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation, SHEPWM)非线性方程组的求解,提出采用差分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE)对两电平逆变器消谐模型的非线性超越方程组求解的方法。DE求解SHEPWM方程组克服了数值方法需要初值的不足。给出调制度0～1.15下的开关角轨迹,和遗传算法求解进行对比,得出DE求解具有更高的精度。为验证差分进化算法求解的正确性和可行性,用Matlab/Simulink进行仿真研究,并以DSP(TMS320F28335)为核心搭建了两电平逆变器进行实验。仿真和实验结果证明了差分进化算法求解的正确性和可行性。     

Optimization of Switching Phase of a Single‐Phase PWM dc–ac Inverter

The purpose of this paper is to improve the efficiency of the single‐phase pulse width modulation (PWM) dc–ac inverter based on optimization of the switching phase of the PWM. Improvement of the efficiency means improvement of the quality of the output waveform and the conversion efficiency, and reduction of the switching loss. We propose an evaluation method involving minimization of the evaluation function by using the particle swarm optimization algorithm. We improve efficiency by setting a criterion for each index. As a result, the proposed algorithm can reduce high harmonic components in switching times shorter than the conventional triangle wave comparison method. Also, we confirm that the algorithm can improve the quality of the output waveform and the efficiency of conversion.     

应用于VSC-HVDC输电系统中的新型混合脉宽调制技术

针对基于两电平电压源换流器(voltage source converter,VSC)的HVDC系统,为实现两电平VSC在获得较优谐波特性的同时,尽可能降低开关频率、提高暂态控制能力,文中提出一种将特定次谐波消除脉宽调制(selective harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)与3次谐波注入SPWM相结合的混合脉宽调制技术。运用“幂和理论”,提出一种两电平SHEPWM非线性超越方程组求解算法,可显著降低运算量。通过构建稳态控制单元、状态监测器、暂态控制单元与选择器,较好地实现了混合调制的目标。并通过仿真加以验证,结果表明,此混合脉宽调制技术可提高VSC-HVDC工程的效率、可靠性及经济性。     

基于微粒群算法的三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻优化

最优化正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation，SPWM)控制是含约束条件的非线性优化问题。该问题的核心是计算出SPWM 的开关时刻，确定特定的开关切换，从而产生预期电压波形，使其基波为给定值，总谐波含量最小。该文首次将粒子群算法用于三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻的优化。在满足一定约束下，用该方法来减小变换器的总谐波畸变率(THD)，以达到消除谐波的目的。仿真研究表明，与自然采样法和遗传算法相比，该方法能更有效、更快速找到最优的SPWM开关时间。     

交流调速系统脉宽调制方法研究

对于交流调速系统中脉宽调制(PWM)过程同时应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)和特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM),低频时采用SVPWM,中频时采用SHEPWM。这种混合调制方法避免低频时SHEPWM计算存储量较大和中频时SVPWM谐波特性变差等问题。采用一种谐波电流过零点切换方法,实现了SHEPWM中开关角个数由5~1逐步切换过程的平滑过渡;在与SVPWM的切换过程中,采用参考电压矢量同相切换方法,实现了混合调制之间的平滑过渡。仿真结果验证了理论的正确性。     

单相逆变器随机PWM选择性消谐滞环随机扩频方法

在随机脉冲宽度调制(RPWM)中,要求逆变器的瞬时开关频率分布在较宽的频率范围内,以获得较好的随机性.然而,当开关频率持续偏高时,逆变器的开关损耗将会增加;当开关频率持续较低时,会引起输出电流纹波的增加.现有的RPWM选择性谐波消除方法在随机扩频的过程中不能有效地控制逆变器的开关频率.该文提出一种单相逆变器RPWM选择性消谐滞环随机扩频方法.根据RPWM策略中有效随机数k与开关频率的关系,合理选择随机数k,既可以保证逆变器瞬时开关频率在较宽的范围内随机分布,又可以将平均开关频率控制在预先设定的频率范围内.在RPWM选择性消谐过程中,当开关频率较低而引起电流纹波增加时,该方法可以通过提高平均开关频率来减小纹波.     

基于优化PWM的定子磁链轨迹跟踪控制研究

在异步电机的高性能控制方案中,为了降低开关损耗,采用优化脉宽调制(PWM)实现低开关频率下较小的电流谐波畸变。但在调制模式频繁切换时,优化PWM会产生电流和转矩冲击。因此,研究了将优化脉冲在线移位的闭环定子磁链轨迹跟踪控制方法,提出了由基于自控电机的降阶观测器与电机电流模型观测器组成的双观测器模型,实现了基波分量观测。结合电流谐波最小脉宽调制（CHMPWM）开关角,利用其重构参考磁链与实际磁链的差值,实现定子磁链轨迹跟踪。提出了无差拍下修正开关角小于2时的脉冲模式调整方案,消除了系统的动态调制误差,实现了低开关频率下异步电机的高性能控制。在开关频率为300 Hz以下的NPC型三电平逆变器上的仿真和试验证明了定子磁链轨迹跟踪控制策略的有效性。     

并联有源电力滤波器的调制误差补偿策略研究

通过对电压源逆变器输出脉冲序列函数的傅里叶分析,推导了并联型有源电力滤波器数字控制系统中心对称规则采样方式的调制误差模型.在此基础上,提出运用一种基于自适应预测算法的准自然采样脉宽调制方法,精确逼近自然采样调制过程,从而有效抑制有源电力滤波器实际输出电流相对于理想补偿函数的相位偏移与波形畸变,显著提高了有源电力滤波器对...     

谐波分量对异步电机性能的影响及抑制方法

晶闸管逆变器作为异步电动机的供电电源时,输出的电压和电流中含有丰富的谐波,对异步电机的运行性能会产生显著影响,主要表现在功率损耗增加、效率和功率因数下降等,传统脉宽调制(PWM)方法虽然可以消除低次谐波的影响,但整体效果不理想。通过谐波对定子及其他电机参数影响的具体分析,提出了以电机总损耗最小为目标函数,并根据各种损耗系数随频率变化情况与逆变器晶闸管开关元件切换次数的关系,确定载波比,对传统PWM进行优化策略设计方案。试验结果表明,优化后的方案可有效抑制谐波影响。     

Control of Hybrid Active Power Filter Based on Switching Function Coefficients

A pulse width modulation (PWM)-based control method for a three-level, four-wire neutral point clamped (NPC) inverter employed in a hybrid active power filter (HAPF) is proposed in this paper. The control method is based on switching function coefficients (SFCs) for harmonic compensation. An interior loop is also proposed for control and balancing of the DC-link voltages. In the proposed control system, one carrier signal is employed in the PWM unit in order to simplify its hardware as compared with traditional PWMs. Based on Fourier decomposition technique, mathematical analysis of the proposed control method is also presented. To decrease the NPC inverter rated power, passive power filters (PPFs) are designed to eliminate fifth and seventh order harmonic currents and to compensate source reactive currents. The proposed control system is implemented by a digital signal processing (DSP) in a laboratory prototype. The experimental results confirmed the validity of the proposed control method in compensation of harmonic currents under non-linear conditions