多电平逆变器通用电容电压平衡优化算法

针对二极管箝位型多电平逆变器电容电压难以控制的问题,分析了一种简单的多电平逆变器等效模型,用于预测结点电压偏差,提出了一种多电平逆变器电容电压平衡优化SVPWM(space vector pulse width modulation)算法。该算法通过预测不同开关状态下直流侧结点电压偏差,建立目标函数并对其寻优,在每个开关周期选取最优的开关组合达到结点电压平衡。理论分析和试验结果表明,该算法适用于任意电平逆变器电容电压平衡的控制,解决了三电平逆变器电容电压平衡的问题,但在三电平以上的逆变器受调制度限制。针对三电平以上高调制度下电容电压失衡的原因进行了分析,并给出了解决方法。仿真和实验验证了算法的正确性。     

单元串联多电平逆变器PWM方法比较研究

探讨了几种现有的多电平逆变器的脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)方法,提出了一种多电平最优空间矢量方法,该方法通过选取最优空间矢量确定三相最佳电平组合,得到三相电压实际电平值,从而生成三相PWM控制模式。并与现有的PWM方法进行了比较。仿真结果说明多电平最优空间矢量方法具有开关频率低、总谐波含量低的优点。     

A fault‐tolerant modular multilevel inverter topology

Multilevel inverter topologies have received an increasing importance for their modular structures with better integration of renewable energy sources and reduced filtering requirements. But reliability is compromised in the process of decreasing the number of switches to produce the maximum number of voltage levels. This paper elevates a single‐phase fault‐tolerant inverter topology, which is modular in structure. The proposed inverter is analyzed for open‐ or short‐circuit faults in sources and open‐circuit faults in switches. Sine Pulse Width Modulation with multicarriers technique is used to control the circuit. The carrier signals are reconfigured under fault conditions based on levels to be generated by bypassing the faulted switch or source. The circuit is simulated in MATLAB/SIMULINK, and experimental setup is developed to claim the fault tolerance of proposed inverter.     

A comprehensive study of space vector pulse‐width modulation technique for three‐phase Z‐source inverters

The space vector pulse width modulation (SVPWM) technique has received much attention for three‐phase Z‐source inverters (ZSIs). The differences and connections between the SVPWM technique for ZSIs and for traditional voltage source inverters have been discussed as well. By selecting different null state and shoot‐through state, three switching patterns with different switching numbers have been studied, and the harmonic spectrums of these three patterns are demonstrated. In this paper, the solutions of maximum boost control and constant boost control methods using SVPWM techniques with less switching actions have been proposed and compared with the carrier‐based strategies. Selected experimental results have been provided to validate the theoretical analysis. This work will be beneficial for understanding the SVPWM concept and modulation techniques of the three‐phase ZSIs. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

多电平逆变器分析与仿真

目前,多电平逆变器常采用电力电子开关器件串联的逆变器,或者功率单元串联叠加的级联式逆变器。两者不仅直流供电电源不同,电路的结构形式也不同。新型级联多电平逆变器不仅结构简单,而且在输出电平数相同时,所需开关管较少,具有良好的工业应用前景。通过分析典型逆变器结构,阐述其结构特点与联系,并通过软件仿真,比较各自的优缺点,为高电压大容量多电平逆变器的选择提供有益的参考。     

基于空间矢量调制的直接转矩控制算法研究

针对传统的直接转矩控制由于采用滞环比较器对磁链和转矩进行直接控制,导致出现开关频率不恒定,磁链和转矩脉动大的问题,提出一种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法.根据感应电机的数学模型,建立磁链、转矩双闭环PI控制回路.直接以磁链和转矩作为控制量,采用空间电压矢量调制策略.该方法具有矢量控制连续平滑和直接转矩控制快速响应的特性.仿真和实验结果表明,相对于传统的直接转矩控制,基于空间矢量调制的直接转矩控制方案的开关频率恒定,大大减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,使系统具有良好的动、静态性能,验证了该方法的可行性和有效性.     

矩阵变换器空间矢量调制法的优化策略

介绍了矩阵变换器的空间矢量调制技术 ,提出了以降低开关损耗为目的的调制策略优化方法 ,并用Matlab仿真进行了验证     

基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制策略

针对二极管钳位型单相九电平逆变器,分析其工作原理,提取了逆变器工作的有效开关状态。根据伏秒平衡原理和两矢量三段式调制规律,提出了一种基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。通过分析所有开关周期脉冲的跳变情况,给出了脉冲类型的判断条件,并根据脉冲类型计算起始和终止电压矢量及其作用时间;同时,应用FPGA设计了模块化SVPWM控制系统,并对该控制系统进行了时钟与资源消耗评估。性能分析结果表明,该调制策略计算速度快、资源消耗小。最后,仿真与实验结果验证了所提调制策略的正确性和有效性,而且能够有效地均衡电容电压。     

Space vector pulse‐width modulation theory and solution for Z‐source inverters with maximum constant boost control

The theory of space vector pulse‐width modulation (SVPWM) technique for the three‐phase Z‐source inverter has been introduced in detail, and a novel implementation scheme based on the maximum constant boost control method is presented in this paper. Like the traditional carrier‐based maximum constant boost control strategy, the proposed control method is able to achieve the maximum voltage boost ability while always keeping the shoot‐through duty ratio constant. Besides, it inherits the advantages from the SVPWM technique. Compared with carrier‐based strategies, it has wider linear operation range and is easier for digital implementation. The number of switching transition in each switching cycle is reduced, which significantly decreases switching losses. To investigate the advantages of lessening switching losses, three optimal switching patterns are proposed and compared with the carrier‐based strategy. It is demonstrated that the number of switching transition can be reduced by 60% at most by the proposed SVPWM‐based control method. All the theoretical analysis has been validated by the simulation results in MATLAB/Simulink at last. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

大容量链式STATCOM的三角载波移相-开关频率最优PWM法控制策略的研究

提出了适用于大容量链式静止无功发生器(STATCOM)的一种新的脉冲控制策略,即三角载波移相-开关频率最优PWM法(PS-SFO-PWM)。这种新的PWM方法兼具三角载波移相PWM法(PSPWM)法和开关频率优化PWM法(SFOPWM)的优点,在不提高开关频率的情况下,实现等效高频载波的效果,并提高了直流电压的利用率。研究了链式多电平逆变器的PS-SFO-PWM技术,给出了PS-SFO-PWM控制方法的基本算法,并以2个H桥串联的5电平链式多电平变换器为例,通过Matlab仿真,验证了方法的正确性。     

利用单片机实现空间矢量调制算法

介绍一种用8位专用单片机内部结构特征而设计的空间矢量调制算法,不但具有电压利用率高、谐波损耗小等优点,还具有计算速度快、过调制处理方法简洁、性能价格比高等优点。     

级联型多电平逆变器最小总谐波失真阶梯调制策略研究

为了降低级联型多电平逆变器的输出电压谐波分量,提出了一种新颖的基于KKT条件最优化方法的阶梯调制策略。利用KKT条件法,经过严格的数学推导,得到相应的导通角计算方法,所提出的阶梯调制策略能够在任意调制系数下最小化阶梯波输出的总谐波失真(THD)。另外利用牛顿-拉普逊迭代法来求取上述导通角计算中的关键参数。为了克服牛顿—拉普逊迭代法计算速度慢的缺点,提出了幂函数逼近法来简化计算复杂度。最后,对上述方法进行了仿真分析,得到了固定和可变调制系数下的级联逆变器输出电压波形和其频谱分布。仿真结果证实了调制策略的有效性。     

基于虚拟空间矢量过调制策略的逆变器共模电压抑制方法

虚拟空间矢量调制(VSVM)技术因其在共模电压(CMV)抑制方面的独特优势而受到关注,但相较于空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,其线性调制范围较小,影响了逆变器的电压输出.分析了使用和弃用零矢量调制策略的CMV特性和线性调制范围,在此基础上提出了基于VSVM的过调制策略,推导出该策略下过调制补偿角与调制比之间的关系式...     

五电平逆变器直流侧电容电压的平衡与控制

多电平逆变器能产生多阶梯、低失真电压波形，特别适合于大功率高电压场合．而二极管箝位式多电平逆变器(DCMLI)因无需独立的直流电源来维持每级电压而备受人们青睐。然而，该逆变器存在直流侧电容电压的不平衡问题，因而还未能在有功功率变换中得到广泛应用。针对这一问题，本文提出一种电容电压动态平衡控制算法。该算法基于空间矢量脉宽调制法(SVPWM)，通过选取合适的冗余开关状态，控制电容电流，从而达到控制电容电压的平衡目的。仿真验证了该算法的有效性。     

基于变结构PI的空间矢量直接转矩控制系统研究

直接转矩控制技术以结构简单、动态响应快、鲁棒性强等优点受到国内外学者的广泛关注,但是传统直接转矩控制也存在转矩波动大、低速性能差等不足.将空间矢量调制技术(SVM)与直接转矩控制相结合为解决这一问题开辟了新的途径,然而采用PI控制的空间矢量转矩控制系统对系统外部扰动、参数摄动的鲁棒性较差.提出一种基于变结构PI的直接转...     

基于新型双电压空间矢量调制的准Z源六桥臂电压源逆变器

传统多相逆变器输出电压幅值普遍低于输入电压。当负载过大,需要的直流母线电压会更高,相对应的滤波电容体积会更大,成本更高。在多相逆变器的传统控制中,死区设置的复杂性影响着输出波形的质量。针对这些缺点,将准Z源网络引入六桥臂电压源逆变器(QZS-SL-VSI)中,在分析传统六桥臂逆变器空间矢量调制策略的基础上提出了一种新的带直通控制的双电压空间矢量调制策略。首先,分析准Z源六桥臂电压源逆变器(QZS-SL-VSI)升压工作原理;接着,分析准Z源六桥臂电压源逆变器的电压矢量分布。在此基础上,详细阐述了所提出的带直通控制的双电压空间矢量调制策略以及两种基于直通零矢量作用时间分配的开关模式。最后,基于Matlab/Simulink进行仿真验证并设计了一台小功率样机进行实验验证。通过分析仿真与实验波形,充分验证准Z源六相逆变器及控制策略的正确性和可行性。     

矩阵式变换器的空间矢量脉宽调制优化方法

空间矢量脉宽调制和双向开关多步换流方式是矩阵式变换器的基本控制策略.针对多步换流过程在空间矢量脉宽调制中所引起的最小脉宽限制和输出波形畸变,提出一种优化调节方法.通过调整各个开关状态的脉宽,使整个采样周期内仍保持9段开关状态,并且每段开关状态的持续时间均大于双向开关多步换流过程.在一台2.7kVA的矩阵式变换器样机上进行实验验证.实验结果表明,采用提出的空间矢量脉宽调制优化调节策略,不仅消除了输出电压中的错误脉冲,而且降低了输出电压的总谐波畸变率(THD),在输出频率为15Hz时,THD降低约15%,有效地提高了矩阵式变换器的输出波形质量,保证了系统的安全可靠运行.     

Variable-structure torque control of induction motors using space vector modulation

Compared with field orient control (FOC), direct torque control (DTC) is known to provide fast and robust response for induction motors. However, while offering high dynamic performance, classical DTC produces notable torque, flux, and current ripples, and operates with a variable inverter switching frequency. In this paper, a novel torque control scheme for induction motors is proposed. The stator flux and the electrical torque are directly controlled by variable-structure controllers, and stator voltage vectors calculated by the variable-structure controllers are applied to the motor by means of space vector modulation. The proposed scheme therefore provides smooth, fast and robust regulations of the electrical torque and the stator flux. Moreover, the implementation of the scheme is simple. Theoretical analysis shows the asymptotical convergence of electrical torque and stator flux tracking. Simulation and experimental results are provided to evaluate the performance of the proposed scheme.     

三电平逆变器的空间矢量脉宽调制方法

介绍了三电平逆变器的一种空间矢量脉宽调制方法。仿真结果证明了这种空间矢量脉宽调制方法的有效性。     

三相PWM整流器空间矢量控制简化算法的研究

常规的空间矢量控制方法需要进行复杂的正弦函数、反正切函数运算，由低成本的单片机控制系统实现较为困难。本文提出了一种空间矢量的简化算法。该方法根据参考电压矢量在αβ坐标系上的分量，直接计算电压空间矢量在各个扇区内的作用时间，简化了运算过程。并以Intel80C196MC单片机为控制核心设计制作了一套三相PWM整流器的实验装置。实验结果验证了本文所提出电压空间矢量控制简化算法的有效性。