高性能五相逆变器PWM算法研究

多相逆变器的PWM控制技术是船舶电力推进中的关键技术,其性能对推进系统的特性会产生重要的影响.传统的五相电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)由相邻的两个大矢量和零矢量合成,只是三相SVPWM控制方法的一种简单应用,逆变器输出目标线电压中含有较大的3次谐波成分.在详细分析五相系统电压空间矢量的基础上,提出了一种低输出谐波和低开关损耗(Less Harmonic Less Loss简称LHLL)的SVPWM法,即LHLLSVPWM控制方法.对提出的控制方法的性能进行了详细的理论分析,并与传统控制方法进行了对比分析,通过实验进行了验证.     

五相逆变器的空间矢量PWM控制

多相逆变器由于电压矢量的增加，其空间矢量PWM(SVPWM)控制同三相电机相比具有更大的灵活性，文中通过对五相逆变器电压矢量空间的分析，认为多相逆变器空间矢量PWM控制的线性调制范围及形成的电机定子磁通要优于三相电机。根据五相逆变器的结构特点，在传统的最近两矢量SVPWM(NTV-SVPWM)控制的基础上，提出了两种新的五相逆变器SVPWM控制方式：最近四矢量SVPWM(NFV-SVPWM)控制和最小开关损耗SVPWM(MSL-SVPWM)控制。推导了3种控制方式下的目标输出电压函数及波形，通过对比分析，认为：NTV-SVPWM控制含有较大的低次谐波，不适宜用于多相控制：NFV-SVPWM控制的输出谐波最小，MSL-SVPWM控制的开关损耗最小，分别适用于低调制指数和高调制指数工作区。利用MATLAB对五相同步电机调速控制系统进行了仿真研究，仿真结果验证了上述结论。     

最小开关损耗VSVPWM技术的研究与仿真

分析了电压空间矢量PWM (VSVPWM )的基本原理 ,指出在VSVPWM中每相每周期最多可有 12 0°的扇区不开关 ,通过零矢量作用时间的适当分配可以连续调整不开关扇区的位置。在此基础上提出了一种根据负荷功率因数角动态分配零矢量的方法 ,并引入了不开关扇区滞后角的概念。这种方法开关损耗最小 ,并可有效降低开关器件的最大开关电流 ,仿真结果证明了其可行性。同时还给出了与此等效的谐波注入PWM方法     

六相电压源逆变器的SVPWM控制策略分析

在对六相电压源逆变器矢量控制的分析基础上,结合六相系统电压矢量开关模式的特点,通过对两个零矢量在开关周期中的合理分配,提出新的适用于六相电压源逆变器空间矢量控制方法。该方法在保证输出性能的前提下可以有效地降低开关损耗。仿真结果验证了该方法的有效性。     

不连续空间PWM的无电网电压传感器的三相并网逆变器

为提高三相并网逆变器的可靠性和进一步降低三相并网逆变器的成本,采用了一种基于虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略.根据三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型,采用虚拟电网磁链矢量定向的矢量控制和d、q轴电流闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率.详细分析了连续空间PWM和不连续空间PWM之间的联系和区别.连续空间PWM和不连续空间PWM之间的本质区别在于零矢量的选择,选择不同的零矢量从而导致不同空间PWM.为了减少开关损耗,针对三相并网逆变器的特点,采用一种不连续空间PWM方式.仿真和实验结果看出:基于不连续空间PWM和虚拟电网磁链矢量定向的三相并网逆变器具有良好的动、静态性能,从而验证了该方案的可行性和正确性.     

采用降损模式的单相SVPWM全桥逆变器

为提高单相PWM全桥逆变器的效率,将空间矢量脉宽调制(SVPWM)应用于单相逆变器。通过单相SVPWM与其等效三角波调制的比较,分析彼此的本质联系。参照三相SVPWM零电压矢量选择技术,将降损开关模式应用于单相SVPWM逆变器。与传统开关模式相比较,降损开关模式可降低开关损耗50%并延长开关管寿命。实验结果验证了单相SVPWM技术的优越性。     

五相三电平逆变器最小开关损耗SVPWM研究

本文针对五相永磁同步电动机,构建了三电平逆变器供电的调速系统。在对五相三电平逆变器的电压空间矢量进行详细分析的基础上,通过合理选择冗余矢量,提出了五相三电平逆变器最小开关损耗SVPWM(MSLSVPWM)控制方法。该控制方法开关损耗最小,并可有效降低开关器件的最大开关电流,并通过仿真实验对该控制算法进行了验证。     

三相逆变器统一空间矢量PWM实现方法

通过分析空间矢量脉宽调制(SVPWM)和载波PWM方法之间的内在关系,建立了包含各种连续和不连续SVPWM及SPWM方法的显性调制函数表达式,从而提出了基于载波的统一SVPWM实现方法.并且,在此基础上提出了一种三相逆变器统一SVPWM快速算法.该算法直接利用三相参考电压瞬时值计算PWM信号的开关状态切换时间,不需进行坐标变换、三角函数运算、扇区判断和有效矢量作用时间的计算等,因此更易于各种SVPWM方法的数字化实现.最后,对三相逆变器在SPWM和各种SVPWM控制方式下的输出电压谐波特性进行了对比分析.仿真和实验结果表明本文提出的三相逆变器统一空间矢量PWM实现方法是可行的和有效的.     

并联逆变器变开关频率交错零矢量PWM方法

零序环流抑制是交错并联逆变器正常运行的一个关键技术问题,过大的零序环流峰值将会增大开关管的电流应力,降低系统效率。该文在传统交错空间矢量调制的基础上,提出一种变开关频率交错零矢量脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)方法。建立交错零矢量PWM的零序环流时域模型,分析输出电流纹波特性以及电气参数差异对环流特性的影响。在保证最大零序环流峰值不变且输出电流纹波满足系统要求的前提下,引入变开关频率控制,并给出变开关频率交错零矢量PWM的实现方式。最后,实验验证所提方法的有效性。     

不连续空间矢量脉宽调制策略研究

介绍了空间矢量 PWM的基本原理 ,分析了空间矢量 PWM的特征。在空间矢量 PWM中 ,为了降低功率器件的开关损耗 ,根据零矢量的不同分配 ,提出了几种不连续的空间矢量脉宽调制策略     

低功耗三相电压空间矢量调制的逆变器特性研究

为了提高直流电压利用率,减少谐波,在三相逆变器中采用电压空间矢量调制技术取代SPWM技术,合理放置零矢量,选择恰当的开关频率,降低开关损耗。采用双重傅里叶变换对输出谐波进行了定量分析,在Matlab环境下对空间电压矢量调制和SPWM进行频谱对比分析,结果表明,电压空间矢量调制下直流电压利用率提高了15%,谐波含量减小,谐波幅值也大大降低。     

不对称电压空间矢量PWM的研究与仿真

典型的电压空间矢量PWM (VSVPWM )本质上是一种在调制波中加入了零序分量的对称规则采样PWM ,而仿真结果表明 ,在较低的开关频率范围内对称规则采样PWM的总谐波畸变率明显高于不对称规则采样PWM。本文把不对称规则采样PWM与电压空间矢量PWM相结合 ,提出了一种改进的VSVPWM———不对称VSVPWM (AVSVPWM )。仿真结果表明 ,AVSVP WM的总谐波畸变率低于典型VSVPWM ,而基波含量高于典型VSVPWM ,开关频率较低时效果尤为明显。并且AVSVPWM能适用于更低的开关频率。     

基于优化SVPWM方法的伺服控制的研究

简单介绍了空间矢量脉宽调制( SVPWM)算法的原理及流程,提出SVPWM的控制方式存在功率开关器件的开关损耗问题和对公共电网所产生的谐波干扰问题,因此采用最小开关损耗的零矢量分配方法的优化策略对这两点不足进行弥补,通过计算确定了优化永磁电机性能的可行性.最后搭建实验平台,对提出的新方法进行实验,实验仿真结果清晰地表明...     

基于IMC多机传动系统的控制策略研究

针对传统交直交变换器多机传动系统中间直流环节存在大电感或大电容而使其体积大,笨重等的问题,采用了一种新颖的基于间接矩阵变换器IMC的多机传动系统电路拓扑。其结构紧凑,体积小,重量轻;整流级采用两段式PWM调制策略,可获得单位功率因数的正弦输入电流,多个逆变级均采用空间矢量调制,实现各个逆变级的独立控制,获得不同频率和幅值的正弦电压。在这种调制策略的基础上,分析了零矢量重叠PWM分布方式对输入输出性能的影响,它可以实现整流级电路的零电流换流,减少了逆变级的开关次数,极大地降低了开关损耗,提高了变换器的效率。仿真结果表明:采用零矢量重叠的调制策略可以减少输出电压电流的谐波含量,能够有效改善传动系统的动态和稳态性能。     

矩阵变换器两种调制策略的比较与分析

对矩阵变换器的两种调制策略进行了分析比较,证明了两者占空比之间的相等关系,指出双电压调制法只是零矢量中置空间矢量调制法调换导通次序的另一种形式。两种调制法均能实现在输入电压不平衡时的控制,且占空比计算都较为简单,但是采用空间矢量调制法可以完全消除窄脉冲,且能够较为方便地进行电压补偿操作。分析了两种方法对开关损耗的影响。由于空间矢量调制法为了消除窄脉冲、提高输出波形质量,在换流时的输出电压在大压差之间反复变化,造成了开关损耗大大上升,而双电压调制法在选通输入电压时均是按电压高低依次排列,因此双电压调制法的开关损耗较小。故在选择消除窄脉冲和降低开关损耗之间,必须折衷考虑具体选择哪种调制顺序,也可以交替使用,兼有两者的优点。     

Space vector PWM for a two-phase VSI

This paper proposes space vector pulse width modulation (SVPWM) technique to control a two-phase full bridge voltage source inverter (VSI) having reduced number of static switches with higher phase voltage output. SVPWM gives higher fundamental component amplitude, provides more efficient use of DC supply voltage and generates less harmonic distortion in the output voltages and currents than other pulse width modulation (PWM) techniques. Between asymmetric and symmetric SVPWM only symmetric one is considered so that the harmonic contents are minimized and two different timing sequences and corresponding switching states are proposed. For the implementation three level switching patterns are determined by using software. For real time application these theoretically determined switching signals for the six power transistors are generated by a digital signal processor (DSP) kit and finally the two-phase output voltages are applied to load. The experimental results are found good and in agreement with the theoretical results. Mathematical analysis along with theoretical and experimental performance of the proposed inverter are presented. Total harmonic distortion (THD) and distortion factor (DF) show that the output voltage quality is good enough to apply in any type of practical two-phase load.     

舰船交流电力推进系统PWM方式的比较

交流电力推进系统的设计需满足高效率、低谐波和低噪声的要求.本文介绍了推进电机变频调速技术中正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的生成原理,讨论了实际舰船推进应用中死区时间的插入以及过窄脉冲的处理方法,在此基础上利用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A进行了实现,并对实验所得波形的谐波含量进行了计算与比较分析.实验结果表明,与SPWM相比,SVPWM具有谐波畸变率低、开关损耗小以及电压利用率高等优点,为舰船交流变频推进系统的PWM方式提供了一种解决方案.     

PWM可逆变流器空间电压矢量控制技术的研究

为了提高PWM可逆变流器电流跟踪性能,提出了以电流偏差微分矢量进行电流跟踪控制的新方案,当电流偏差较大时,选择适当的空间电压矢量,使其对应的电流偏差微分矢量具有与电流偏差矢量方向相反的最大分量,以获得电流的快速响应;当电流偏差较小时,则选择适当的空间电压矢量,使其对应的电流偏差微分矢量具有与电流偏差矢量方向相反的最小分量以抑制电流谐波;当电流偏差很小时,则不进行空间电压矢量切换,以限定开关频率,实验结果表明：新方案通过简单的空间电压矢量切换,在限定开关频率条件下,使电流获得快速响应的同时抑制了电流谐波。     

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。