简化矢量的多电平逆变器共模电压抑制方法

在高压变频传动领域,共模电压问题尤为突出.首先以有源中点箝位型五电平(ANPC-5L)逆变器为例进行分析,提出了一种基于简化空间矢量的多电平逆变器共模电压的抑制方法.通过建立变换器输出共模电压的数学模型,分析多电平变换器各开关状态与共模电压之间的关系,以最小共模电压为控制目标剔除不满足要求的开关状态,从而减少多电平电压空间矢量对应冗余开关状态的数量.得益于冗余开关状态数量的降低,不仅共模电压得到了很好地抑制,同时还极大地降低了多电平电压空间矢量脉宽调制策略的实现难度.最后通过实验结果验证了所提共模电压抑制方法的正确性和有效性.     

高压大容量五电平逆变器共模电压抑制研究

以一种新型五电平逆变器为研究对象,首先对其工作原理进行了分析;然后根据开关状态分布特点提出一种消除共模电压的调制策略,该调制策略不仅能实现系统共模电压为零,同时还解决了飞跨电容电压平衡问题;最后在Matlab/Simulink环境下对传统调制策略和该文提出的新型调制策略进行对比研究,结果验证了所提出方案的有效性。     

二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制技术

针对二极管箝位三电平逆变器,根据小矢量作用时中点电流与相电流方向,将小矢量分为正小矢量和负小矢量,提出一种不含正小矢量的脉宽调制矢量合成策略,将逆变器输出共模电压幅值由原来的1/3直流母线电压降低到1/6直流母线电压。将参与输出电压合成的负小矢量按照矢量合成关系分为过渡小矢量、附加小矢量1和附加小矢量2,并根据不同小矢量作用时对中点电压的控制能力推导出最优小矢量选择标准,实现对中点电压的有效控制。通过试验验证了纯电感负载和单位功率因数2种典型工况下共模电压抑制策略与中点电压控制策略的有效性。     

多电平电压源逆变器降低共模电压的脉宽调制策略的研究

多电平逆变器因为存在的开关状态多,因此其调制方法也较为复杂。通过选择适当的开关状态,部分共模电压降低调制方法(PCMVPWM)能将共模电压降低到直流侧电源的1/3,而完全共模电压消除调制方法(FCMVPWM)能够完全消除共模电压。本文主要揭示了这两种调制方法与基于载波的脉宽调制的关系并进行仿真比较。最后,在实验室建立的NPC三电平逆变器的原型机上对算法进行了实验验证,结果表明该调制方法能够有效地降低共模电压。     

混合级联型多电平逆变器共模电压优化方法

为研究混合级联型多电平逆变器共模电压的优化,提出了一种多电平逆变器的共模电压优化方法.通过分析混合级联型多电平逆变器输出电压矢量在α'-β'坐标系中的分布规律,重新定义了不同高低电压和频率的基本矢量.在基本矢量区域划分为几类不同的特征多边形和在优先选择高电压-低频率基本矢量点的前提下,获取由3个基本矢量点合成的参考矢量值,并计算3个基本矢量的持续作用时间.为验证本优化方法的正确性,在二级七电平混合级联多电平逆变器(两单元直流侧电压比为1:2)仿真模型及实验平台上对算法进行了验证.仿真和实验结果表明:逆变器输出的共模电压幅值可限制在单位直流侧电压内,对共模电压的抑制作用较明显.     

三电平中点钳位逆变器共模电压和电流抑制算法

对三电平逆变器的传统SVPWM算法和已有的共模电压抑制算法、共模电压消除算法和共模电流抑制算法进行了分析和对比。通过改变矢量选择和优化开关次序,提出了一种共模电压和共模电流抑制的SVPWM算法,并通过Matlab/Simtllink软件进行了仿真。结果表明,这种算法能很好地抑制共模电压和共模电流。     

抑制三电平矩阵变换器共模电压调制策略

与传统AC-DC-AC功率变换器相比,矩阵变换器作为一个通用的功率变换装置,能够轻易实现N个相位到M个相位的变换。矩阵变换器可以产生理想的输入输出波形、没有中间储能环节、能量双向流动、快速的动态响应等优点。三电平矩阵变换器能够提高电压传输效率、实现多电平电压波形输出、突破电压传输比0.866的限制。针对三电平矩阵变换器调制过程中存在的共模电压问题,提出了基于电容钳位三电平矩阵变换器的改进空间矢量调制算法,根据不同的调制系数选择不同的调制策略,能够将三电平矩阵变换器的共模电压减小到最小。通过实验和仿真平台验证该简化策略的可行性和正确性。     

级联多电平逆变器空间矢量调制算法零序电压分布及优化算法

逆变器输出电压中的零序分量在电机中形成共模电压,它通过寄生回路产生的共模电流会损坏电机轴承、造成绕组绝缘的破坏以及产生电磁干扰。本文在将常规dq0坐标旋转45°后的新坐标平面中,研究了空间矢量对应的零序分量的分布规律。结果表明,只要适当地减小调制系数,逆变器输出电压矢量的零序分量幅值就可以小于一定的限制值。基于该规律,提出了一种将级联型多电平逆变器输出零序电压幅值的相对值限制为1/3的空间矢量调制算法。仿真和实验结果表明,该调制方法对零序电压的抑制是有效的,并且计算简单、易于实现。     

共直流母线五相双逆变器共模电压抑制策略

由双逆变器驱动的五相开绕组电机在单一直流电压源供电时,PWM矢量调制策略将使逆变系统不可避免地产生共模电压。研究了一种消除五相双逆变器系统共模电压的方法。该方法利用最近四矢量空间矢量脉宽调制以及空间电压矢量解耦的原理将给定参考电压矢量分解为两个大小相等、方向互为144°的等效参考电压矢量,并由两个五相逆变器分别单独产生,以此抑制双逆变器系统共模电压。仿真模型验证了该方法的正确性和有效性。     

逆变器供电三相电机的共模抑制SVPWM

针对两电平逆变器供电的三相电机采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)时存在共模电压幅值大、频率高的问题,提出了一种共模抑制SVPWM方法.该方法将常规SVPWM的六个扇区旋转30°得到新的六个扇区,在奇数编号扇区只采用奇数下标的三个非零矢量进行合成,在偶数编号扇区只采用偶数下标的三个非零矢量进行合成;给出了每个扇区三个非零...     

降低逆变器共模电压的三相四桥臂优化控制

提出一种基于三相四桥臂逆变器的正弦波脉宽调制(SPWM)状态交换控制策略,用于降低传统的三相三桥臂逆变器因电路不对称而产生的共模电压.该策略是往前3个桥臂进行载波移相控制的基础上,对被控制桥臂进行状态交换,以避免零状态的出现,突破了原来的载波移相策略对凋制指数的限制,能在任意调制指数下有效地抑制共模电压.经过优化状态交换策略,在保持良好的共模电压抑制效果基础上,得到了具有最优差模特性的方案.实验验证了SPWM状态变换策略的有效性.     

减少间接矩阵变换器共模电压的改进空间矢量调制策略

为抑制间接矩阵变换器工作时产生的共模电压,分析传统空间矢量调制下间接矩阵变换器的共模电压分布规律,并提出一种减少共模电压的改进空间矢量调制方法。该方法的核心思想在于整流级和逆变级的零矢量重组,完全不同于传统空间矢量调制。该方法一方面大幅度的降低了共模电压,另一方面降低了逆变级的开关损耗,改变了系统开关损耗分布。实验和仿真结果验证了该方法的有效性。     

不同空间矢量调制算法的共模电压抑制性能对比研究

三相逆变器供电的电驱系统中往往会产生幅值较高、高频交变的共模电压,对电驱系统的电磁兼容性、电机轴承寿命等产生危害。为抑制共模电压,分析了SVPWM调制算法下共模电压的生成机理,对AZSPWM1、NSPWM、TSPWM等共模电压抑制算法进行了仿真与分析。结果表明种调制算法均能有效地抑制共模电压,TSPWM算法的开关损耗较低、线性调制区域无限制,综合性能较优,但3种调制算法的电机相电流谐波含量均比SVPWM高。试验结果为共模电压抑制方案的选择进一步提供了理论依据和指导。     

混合不对称多电平高压变频器输出共模电压及抑制方法

在高压大功率变频器应用中,共模电压问题是必须考虑的因素,它将影响到系统的可靠性运行。多电平变频器输出共模电压的分析与抑制技术,近年来一直是研究的热点,但目前还没有文献对混合不对称多电平变频器的输出共模电压进行分析。因此对采用混合调制策略的混合不对称多电平变频器的输出共模电压进行了研究,分析了高低压单元对共模电压的不同影响。并在此基础上提出了部分共模电压抑制控制策略,可以有效地消除共模电压中的高频低压成份。最后通过仿真和试验验证了这种方法的可行性与正确性。     

非对称结构功率单元串联多电平变频调速系统

介绍了一种非对称结构功率单元串联多电平变频调速系统,其主体结构采用单元串联级联方式,每个单元采用非对称结构的三电平方式构建,介绍了几种功率单元的几种拓朴结构以及整机的控制算法.采用此结构可以用低压器件解决高压变频问题,同时还可以使系统的结构大为简化,系统输出谐波减小.最后给出了系统实际运行的结果.     

一种基于空间矢量的串联多电平SPWM算法

文章基于载波调制原理和空间矢量理论，提出了一种确定串联多电平V／f控制参考波的方法，根据空间矢量与相变量瞬时值间的对应关系，求得子级PWM波，通过级联定时实现串联多电平的SPWM算法，采用MATLAB仿真了该算法，给出了一相各子级和合成的PWM波形。     

An Efficient Carrier-Based Modulation Strategy for Five-Leg Indirect Matrix Converters to Drive Open-End Loads with Zero Common-Mode Voltage

Abstract

This paper presents an efficient carrier-based modulation (CBM) strategy for a five-leg indirect matrix converter (IMC) to drive a three-phase open-end load (OEL) with approximate zero common-mode voltage (CMV) across the load phase. The operating principle of the five-leg IMC fed three-phase OEL is firstly analyzed to select suitable switching states that do not generate any CMV across the load phase. Then, the CBM strategy is developed to control the five-leg IMC in order to overcome the complexity of conventional space vector modulation strategies. Consequently, the gating signals are generated by the comparison of a high-frequency carrier signal with corresponding modulation signals without the computational burden and lookup-table technique. Also, the scheme of five-leg IMC fed OEL can decrease the numbers of power switches as well as acquire advanced features such as higher voltage transfer ratio and better output voltage quality with the three-level waveform. Simulation and experimental results are provided to validate the proposed CBM strategy.     

一种新型的H桥级联型逆变器空间矢量控制方法

将三电平空间矢量调制方法与传统的移相式SPWM方法相结合并应用于级联型结构,提出了一种新型的多电平移相型空间矢量控制方法.提出的空间矢量控制方法在软件和硬件实现上大大简化,很容易扩展到任意电平数,可以与矢量控制、直接转矩控制等相结合应用于电机调速系统.并在3单元级联型逆变器实验装置上进行了验证.仿真和实验都证明了这种方法的正确性与可行性.     

阶梯波合成技术级联多电平变换器功率均衡策略

本文研究了采用阶梯波合成策略级联型多电平变换器功率均衡问题。指出该变换器功率不均衡时会导致变换器输出电压谐波含量增加。为实现变换器功率均衡，本文提出了两种功率均衡策略，有功功率均衡法和循环脉冲功率均衡法。详细分析了两种均衡策略的特点，并指出其适用场合，通过仿真和实验验证了分析结果的正确性。