多电平变换器TCPWM算法研究

针对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法运算量大的问题,提出一种输出波形质量与SVPWM算法完全等效的载波调制算法,无需进行识别扇区、计算有效时间和选择电压矢量,具有计算时间短、易于硬件实现等特点。给出了适用于任意奇数电平的统一的零序分量表达式,并将三电平载波脉宽调制(TCPWM)算法应用到有源中点箝位五电平(ANPC-5L)变换器中,通过实验证明了TCPWM算法的正确性。     

无电网电压传感器的DPC-TCM五电平整流器研究

在高压大功率领域,五电平整流器比三电平性能更优。由于五电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法运算量大,针对有源中点箝位五电平(ANPC-5L)拓扑结构,提出一种输出波形质量与SVPWM算法完全等效的空间矢量等效三电平载波调制(TCPWM)算法。建立电感滤波的五电平整流器的数学模型,采用无电网电压传感器的开关频率固定的准直接功率控制(DPC)策略。最后通过实验验证了所提TCPWM算法及控制策略的正确性。     

级联H桥多电平逆变器空间矢量调制与三角载波调制统一理论

三角载波PWM(TCPWM)法和空间矢量PWM(SVPWM)法是级联H桥多电平逆变器主要的PWM调制方法。这两种调制方法存在一定的本质关系,但目前还没有很好地解决关于这两种方法的统一理论。针对这一问题,深入研究了多电平SVPWM序列与TCPWM的统一,通过在TCPWM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TCPWM的统一,最后通过实验验证了该统一理论的正确性。     

基于矩阵变换的N电平逆变器通用SVPWM算法

增加逆变器的电平数是将逆变技术应用到高压大容量场合有效的解决方案.但是随着电平数的增加,其空间矢量调制算法(SVPWM)也越来越复杂.本文在研究2电平逆变器与任意电平逆变器之间的SVPWM本质联系的基础上,提出了一种基于矩阵变换的多电平SVPWM算法.采用最近相邻三矢量(NTV)合成原则,任意电平SVPWM控制中矢量选择和作用时间都可由2电平逆变器的矢量作用时间的计算结果获得,并且推导出任意电平SVPWM算法与2电平SVPWM算法可以通过一个线性矩阵转换.最后,仿真分析了算法的可移植性问题,实验验证了算法满足多电平控制系统中的实时性要求.     

三电平SVPWM与SPWM本质联系及对输出电压谐波的分析

传统三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中含有大量的三角函数并且获取输出电压谐波的方法易受仿真步长、噪声、精度等影响。针对三电平空间电压矢量的分布特点,在120°坐标系下分析三电平变流器的SVPWM与正弦脉宽调制(SPWM)算法的本质联系,由此总结规律:简单的线性计算就可得到SVPWM算法的三相调制波和占空比的计算公式,从而简化了三电平SVPWM算法;针对数字电路的特点,通过傅里叶分析得到输出电压基波和各次谐波幅值的表达式,为滤波器的设计、不同调制算法的比较、进一步的理论分析和计算等提供理论基础。数字信号处理器(DSP)硬件实验证明了所提算法的正确性。     

单相变换器简化多电平SVPWM算法

针对单相五/七电平变换器空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法实现过程复杂的问题,提出一种简化的空间矢量脉宽调制算法。该简化算法通过将单相五/七电平SVPWM算法中的参考空间电压矢量分解成为偏移矢量和单相三电平SVPWM中的空间电压矢量,从而将单相五/七电平SVPWM算法简化为单相三电平SVPWM算法。相比于传统单相多电平SVPWM算法和现有对实现流程简化的单相多电平SVPWM算法,所提出的简化算法分析简便,计算复杂度降低,占用的控制器资源较少,并且可以较为容易地实现电容电压平衡。基于现场可编程阵列(FPGA)设计了单相级联H桥(CHB)和二极管箝位(NPC)五/七电平逆变器传统和简化SVPWM算法,验证了所提简化算法的正确性和有效性。     

基于g-h坐标系SVPWM算法三电平PWM整流器的研究

介绍了三相三电平二极管中点钳位型PWM整流器电路拓扑.详细分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,针对传统的复杂SVPWM算法,分析了一种基于g-h坐标系的简化SVPWM算法.这种方法在矢量选取和作用时间计算方面进行了简化,避免了大量三角函数的运算,可以应用到三电平及多电平SVPWM算法中.最后在Matlab仿真环境中建立了三相三电平PWM整流器的电压定向控制系统(VOC)的仿真模型,对三电平g-h坐标系SVPWM算法进行了仿真研究,仿真结果验证了该算法的有效性.     

三电平矢量分解SVPWM算法及中点电压平衡

传统多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法需要复杂的扇区判断和大量三角函数计算,不易于向更高电平级数扩展。研究了一种简化的基于参考电压矢量分解的三电平SVPWM算法。该算法将两电平SVPWM算法应用到多电平SVPWM算法,简化了扇区判断,避免了三角函数运算。分析三电平逆变器中点电压不平衡的机理,给出中点电压平衡控制策略。该策略易于推广到多电平SVPWM算法。实验验证了该控制算法的有效性。     

三电平SVPWM与CBPWM算法的内在联系研究

由于三电平中点钳位逆变器能有效提高逆变器系统容量和耐压水平,减少输出电压的谐波,所以其在中高压大容量电能变换领域中得到了广泛应用。为了揭示三电平中点钳位逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)和载波脉宽调制(CBPWM)算法的内在联系,本文首先分析了三电平SVPWM算法的原理,并根据调制度的大小将整个线性调制范围分为3段,然后根据脉宽调制的规则采样法,分别推导出了3个调制段内与SVPWM等效的CBPWM调制函数形式。理论研究表明:三电平SVPWM算法是一种特殊形式的CBPWM算法。最后仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。     

一种适用于任意电平数三相级联H桥变换器的简化多电平SVPWM算法

针对三相级联H桥变换器,该文对其工作原理进行详细分析,将每一级三相H桥等效为三相三电平变换器,给出了一种扩展性较强且计算复杂度较低的简化空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法。该算法将多电平SVPWM简化为三电平SVPWM,进一步利用三电平空间电压矢量图的几何对称性,将三电平空间矢量的计算集中在一个扇区内完成。根据该简化算法,该文在单片现场可编程门阵列(FPGA)上实现三相五电平与七电平空间矢量脉宽调制。实验结果验证了该算法的正确性与可行性。     

三电平PWM整流器控制研究

针对高压、大功率三电平PWM整流器进行了分析研究.提出一种优化三电平SVPWM算法,建立了三电平整流器的高频数学模型,采用虚拟磁链定向的定频直接功率控制,实现了整流器高动态性能控制.基于Matlab/Simulink搭建了仿真模型,并采用DSP2812进行了三电平整流器样机控制实验,仿真与实验结果验证了所述控制策略的正...     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。     

三电平电路空间矢量调制的一种新算法

传统三电平电路的空间矢量调制(Space Vector Pulse Width modulation,简称SVPWM)因运算复杂,限制了它在实际中的应用。提出一种新的SVPWM算法,把空间平面划分为12个直角三角形区域,用空间电压矢量所在的直角三角形所对应的基本开关矢量来合成。对该算法进行了详细的数学推导,并给出了软件流程图。在实验室建立了三电平功率因数校正电路,通过DSP运用该算法来控制,实验结果证明该算法简单易行,便于数字化实现。     

三相PWM整流器直接电流控制中进行SAPWM调制的新方法

本文提出一种在PWM整流器直接电流控制中采用零轴谐波注入法进行SAPWM(Saddle Pulse Width Modulation)调制的新方法.利用傅立叶级数分析了SAPWM调制波的谐波成分,并构造了与这些谐波成分相等效的三角渡函数.阐述了在零轴注入三角渡实现SAPWM的控制方法.仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性.     

二极管箝位型多电平逆变器全范围电容电压平衡的PWM调制方法

电容电压偏移是二极管箝位型多电平逆变器的主要缺点。空间矢量调制和正弦载波调制方法,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。该文首先建立含电容电压的二极管箝位型三电平逆变器的脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)模型,提出一种新的调制方法,只需满足三相电流之和为零,该方法在任意调制度和功率因数下都能确保电容电位的平衡。并对算法累积误差进行修正。实验结果表明,这种方法较以前的解决方案能更好地平衡电容电压。最后将算法拓展到二极管箝位型任意电平数逆变器的调制中。     

PWM整流器的SVPWM统一快速算法和谐波分析法

传统两电平空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)算法的流程复杂,计算量比较大.本文从三相桥臂与调制电压占空比之间的关系,分离出中间变量以及自由变量,将调制算法转换为满足约束条件的自由变量的选择,并证明了此方法与传统SVPWM算法等效.提出的算法不需坐标变换...     

一种单相三电平SVPWM调制与载波SPWM内在联系

针对单相三电平二极管钳位(NPC)电压型整流器,为了减小其开关切换次数和开关切换损耗,本文提出了一种单相三电平空间电压矢量调制(SVPWM)方法和一种基于零序分量注入的单相三电平单极性载波叠层的正弦脉宽调制(TLC-SPWM)调制方法。分别给出了该SVPWM的详细设计方法和该TLC-SPWM的零序分量设计方法。并通过理论分析和计算,证明该SVPWM与该零序分量注入的TLC-SPWM本质上为同一类脉宽调制方法,仅实现方式不同。与传统的单极性TLC-SPWM相比,这两种调制方法能够有效地减小开关切换次数,从而减小开关切换损耗。最后,分别搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于TMS320F2812为控制器的1.3kW实验样机,仿真和实验结果都验证了该SVPWM算法及其中点电位控制的可行性和有效性。     

三电平间接矩阵变换器的简化SVPWM方法研究

针对传统的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法运算量较大、实时性差的缺点,提出一种基于参考电压旋转统一处理的简化SVPWM算法,并将其应用到三电平间接矩阵变换器(TLIMC)上。该简化方法通过判断输出参考电压的大扇区并旋转统一到第一扇区,然后判断小三角区,并对矢量的作用时间计算进行归纳优化,使程序运算量减小到原来的1/6,有利于数字信号处理器的程序编程。最终构建了Matlab/Simulink的TLIMC的仿真模型,仿真结果证明了简化策略的可行性。