PWM逆变器混合扩频调制技术

针对周期性和混沌性调制无法兼顾限制扩频范围与降低谐波峰值之间的矛盾,提出一种新的混合调制方式,并将其应用于三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变器中。该方式以频率被logistic混沌序列调制的三角波作为调制信号,不仅具有周期性调制限制扩频范围的能力,而且具有混沌性调制有效降低谐波峰值的优势。根据线电压的傅里叶级数展开式,分析扩频调制原理并得到扩频调制后谐波电压的表达式。利用该表达式,通过仿真直观地研究周期和混沌性调制频谱分布特点,在此基础上阐述混合调制原理。最后,建立实验平台,将混合调制后的线电压频谱与周期和混沌性调制后的线电压频谱对比,证明本文提出的混合调制技术的有效性。     

级联型多电平变流器新型载波相移SPWM研究

将单极性正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)引入到级联型多电平变流器中,提出一种新型载波相移SPWM策略。该策略较传统的载波相移SPWM可以节省一半的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)脉冲发生器,对级联型多电平逆变器的数字化实现有重要的理论和实用价值。给出新型载波相移SPWM的2种调制方式,分别推导频域调制模型,并对其谐波特性进行分析、比较和仿真验证。仿真结果表明,对于单相系统,2种方式基本相当;对于三相系统,方式二的谐波特性更好。分析新型载波相移SPWM技术的热稳定性问题,并给出其解决办法。实验结果验证了理论分析和仿真研究的正确性。     

二极管钳位多电平空间矢量与载波调制策略统一理论研究EI北大核心CSCD

多电平变换器脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制方法主要有正弦载波PWM法(sinusoidal carrier-based modulation,SPWM)和空间矢量脉宽调制法(space vector pulse width modulation,SVPWM),这两种调制策略存在一定的本质关系,在两电平或三电平中,对于两种调制算法的内在联系已有许多论述,但对于更高电平的SVPWM调制中,一般由于多电平冗余电压矢量过多,调制序列较复杂,文献中对SPWM与SVPWM的统一理论研究存在一定的不足。该文针对这一问题,深入研究多电平SVPWM调制序列与SPWM的统一,通过在SPWM调制波中叠加零序分量得到与SVPWM完全吻合的序列,最终推导出n电平含任意段数的SVPWM序列与SPWM的统一。     

级联H桥型静止同步补偿器触发脉冲的快速生成方法

详细分析基于对称规则采样和不对称规则采样的正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)脉冲生成方法的特点,并介绍一种应用在级联H桥型变流装置中的载波相移正弦脉宽调制(carrier phase-shifted sine pulse width modulation,CPS-SPWM)脉冲生成时序,在此基础上,提出一种基于不对称规则采样的CPS-SPWM脉冲的快速生成方法。分析研究基于该方法的级联H桥型变流装置输出电压的基波特性。理论分析、仿真和实验结果表明,该方法相对基于对称规则采样的CPS-SPWM脉冲生成方法,既没有增加采样频率,也没有增加计算工作量。同时,装置输出电压的基波分量不仅延时缩小1半,仅滞后调制波1/4个载波周期,而且幅值有所提高,波形的不对称性也有所改善。     

SPWM与SVPWM的宏观对等性研究

基于正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)与空间矢量脉宽调制(space vector pulse widthmodulation,SVPWM)的基本原理,分析并论证两种算法在性质上的一致性。建立两种算法所在算法空间的一一映射关系,分析并得到两种算法基于基本载波周期的宏观差值函数——零序空间矢量基本函数。基于零序空间矢量基本函数确定的零序分量,将SVPWM等价映射为基波调制波中注入该零序分量的SPWM,建立从载波角度研究SVPWM的新方法。从外部输出结果与内部分析效能两个方面对所得结论进行数值仿真,证明了所得结论的正确性和有效性。     

基于载波SPWM与SVPWM混合控制的三电平逆变器中点电位平衡策略

针对空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)在功率因数较低的情况下,失去对钳位型三电平逆变器直流母线中点电位的控制效果的问题。通过研究载波正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)与SVPWM的本质联系,将从SVPWM调制原理出发,推导出控制中点电位所需的零序分量,构造相应的调制波,通过载波SPWM法抑制中点电位波动,从而提出一种基于载波SPWM与SVPWM混合控制的中点电位平衡策略。最后仿真结果验证了这种混合控制策略可以有效地抑制中点电位漂移。     

三电平NPC变流器虚拟空间矢量调制策略与载波调制策略的内在关系研究

分析了虚拟空间矢量调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)策略的基本原理,推导了三电平VSVPWM策略与单相双调制波三电平正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略的内在联系,建立了两者间的调制波等效关系。应用调制波等效关系分析了VSVPWM策略的输出电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、直流电压利用率和关器件损耗。后,提出了基于调制波等效关系的三电平VSVPWM快速实现方案。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

三电平NPC变流器SVPWM策略与SPWM策略的等效关系研究

调制策略是三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器的关键技术之一。三电平查表法空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略实现复杂,为此,基于三电平正弦波脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略与SVPWM策略的基本原理,提出了2种三电平SVPWM策略的快速等效实现方案,即调制波等效方案和导通时间等效方案。调制波等效方案研究三电平SVPWM策略的等效调制波,而导通时间等效方案则通过三电平SPWM策略作用下各开关管导通时间计算三电平SVPWM策略对应各开关管导通时间,研究结果验证了三电平SVPWM策略2种等效方案的理论一致性。仿真和实验表明所提2种三电平SVPWM策略的快速等效方案具有实现简单、计算时间少,结果更精确的特点。     

新型三电平变流器中点电压控制策略及其可控区域

针对三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器中点电压波动问题,分析了三电平变流器基本工作原理,提出了一种适用于任意调制策略的三电平变流器中点电压平衡策略。该策略以输出线电压满足要求为控制目标,根据中点电压的波动情况实时修正调制策略的输出开关状态。鉴于单开关周期完全可控区域的重要意义,本文分别分析了调制策略为正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略时新型中点电压平衡策略的单开关周期完全可控区域。理论分析和仿真结果表明,新型中点电压平衡策略具有普遍适用、实现简单的优点,其单开关周期完全可控区域受调制策略、调制度、运行时间和功率因数的影响。     

三相电压型准Z源逆变器电路拓扑和调制策略

准Z源逆变器具有宽范围升压能力,适用于光伏风力等可再生能源发电。从拓扑和调制策略两方面详述了三相电压型准Z源逆变器的发展与现状,并获得了重要结论。其电路拓扑包括基本型、强升压能力改进型、低电压应力改进型和能量存储型4类,其中强升压能力改进型又分为单阻抗网络和级联阻抗网络2类,给出了电压应力、升压能力等特性比较;低电压应力改进型包括三相三电平中点钳位、级联多电平和级联Trans等。调制策略有正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)、改进空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)和消除共模漏电流改进脉宽调制PWM(pulse width modulation)3类,给出了调制系数、电压应力特性比较。     

基于多涡卷混沌吸引子的电力电子变换器混沌PWM控制研究

基于多涡卷混沌吸引子,提出了一种新型混沌PWM控制方法抑制电力电子变换器电磁干扰。该方法将多涡卷混沌吸引子与传统混沌PWM控制结合,应用于电力电子变换器的控制中,实现从电磁干扰源头上抑制传导电磁干扰。对比传统混沌PWM控制,该方法能够在降低开关频率及其倍数次谐波峰值的同时,减少开关频率及其倍数次附近次谐波的生成,具有更好的EMI抑制效果。     

基于混沌遗传算法的电力系统无功优化

针对遗传算法在求解大规模电力系统无功优化问题中存在的收敛速度慢、易早熟的缺点,提出了一种新的无功优化算法——混沌遗传算法CGA。该方法结合混沌优化所具有的遍历性、随机性和规律性的特点,在遗传进化过程中引入混沌移民算子,通过混沌移民操作维持群体中染色体的多样性,以克服传统遗传算法中由于近亲繁殖所导致的早熟问题,确保算法的全局收敛性,加快计算速度。通过对某地区42节点系统进行仿真计算,该方法相比于简单遗传算法,计算速度提高了45%,收敛到全局最优的概率提高了1.25倍。     

Chaotic synchronization‐based communications using constant envelope pulse

We propose use of a constant‐envelope pulse for the purpose of improving noise‐rejection property in chaotic synchronization‐based communication systems. In a conventional system where discrete‐time chaotic signals are transmitted through the pulse amplitude modulation, the correlator output variance increases as the spreading factor decreases, while the synchronization error increases as the spreading factor increases. Therefore, it is difficult to control the bit error rate only by adjusting the spreading factor. In the proposed system, use of pulse width modulation keeps the envelope of transmitted signals constant, which leads to the correlator output with zero variance. The synchronization error is kept small because the spreading factor can be set to be one without increasing the correlator output variance. We have a result of computer simulation showing that the proposed system achieves a bit error performance better than the conventional system. In addition, a new blind adaptive algorithm is proposed which suppresses intersymbol interference. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 163(3): 47– 56, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www. interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20318     

基于混沌人工鱼群算法的输电网规划方法

人工鱼群算法收敛速度快,但存在早熟收敛现象;混沌优化算法具有遍历性、随机性和对初值敏感的特点,虽然全局搜索能力强,但收敛速度慢。大规模输电网规划方法对求解速度的要求越来越高,为此结合人工鱼群算法和混沌优化算法,提出了适用于输电网规划的混沌人工鱼群算法,该算法继承了混沌优化算法特点,使人工鱼群在搜索过程中避免陷入局部极值,同时改进了人工鱼的视野和游动步长,加快了寻优效率。算例结果验证了该算法的可行性。     

电力系统经济负荷分配的混沌粒子群优化算法

提出一种新的混沌粒子群优化(CPSO)算法,将其用于求解复杂的电力系统经济负荷分配(ELD)问题。该算法保持了粒子群优化(PSO)的简单结构,先利用PSO算法的全局收敛能力进行搜索,以获得近似解(即粒子经过的最佳位置),然后利用混沌优化的混沌运动特性在近似解的邻域内进行局部搜索,从而获得精确的全局最优解。多个算例的仿真结果表明,该算法能快速有效求取电力系统ELD问题更精确的最优解。     

Suppressing harmonics in four‐quadrant AC‐DC converters with chaotic SPWM control

In this paper, a new chaotic sinusoidal pulse width modulation (chaotic SPWM) control is proposed and implemented in a four‐quadrant AC‐DC converter for harmonics suppression, where a chaotic carrier plays a key role. Further, the relationship of the harmonic distribution and carrier frequency is derived by analyzing the harmonic components of the AC‐DC converter, which is useful for revealing the operation principle of the chaotic SPWM control for harmonic suppression. Finally, the simulation and experimental results illustrate the effectiveness of the proposed chaotic SPWM control on harmonics reduction. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于混沌优化的双种群人工蜂群算法

为提高人工蜂群算法(ABC)的全局搜索能力,加快收敛速度,提出了一种基于混沌优化的双种群人工蜂群算法(BCABC)。算法将种群随机分为2个种群,在子种群中分别采用不同的选择策略,并通过种群间的信息交互,提高算法的收敛速度。在算法陷入局部最优时,利用混沌思想的遍历性产生新解,跳出局部最优,获得最优解。仿真实验结果表明,改进算法在收敛速度和算法精度上都有明显提高。     

局部放电混沌分析方法的研究现状及发展

针对相解局部放电分析方法的不足,笔者介绍了局部放电混沌分析方法,并概述了该方法的发展及其在电力设备局部放电检测中的应用现状。在简要介绍数据预处理方法的基础上,重点阐述了能够展现局部放电特性的多种奇怪吸引子及吸引子的各种特征量。文中还给出了特征量的求取方法。同时对近年来国内外关于局部放电的混沌分析方法的研究工作做了评述,并就进一步研究提出了看法。     

ICPSO算法及其在经济负荷分配中的应用

提出一种改进的混沌粒子群优化ICPSO(improved chaotic particle swarm optimization)算法,用于求解非线性、非凸、不连续等复杂约束条件的电力系统经济负荷分配。通过修正粒子群迭代的行动策略,并引入Tent混沌映射加强部分粒子的全局搜索能力,可以提高优化算法的全局搜索性能。最后将该算法应用于3机6母线的电力系统经济负荷分配中,在计及阀点效应的情况下,分别以考虑网损和忽略网损为例进行仿真。仿真结果表明,该算法有较快的收敛速度和较强的全局搜索能力,验证了算法的有效性和优越性。