基于离散空间矢量调制的永磁同步电机无参数预测电流控制

针对传统电流梯度更新的无参数预测电流控制(parameter-free predictive current control,PFPCC)存在电流梯度更新停滞及电流脉动大的问题,提出一种基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的PFPCC优化方法。首先,通过分析不同电压矢量在α-β轴上的电流梯度关系,得到相邻两个控制周期内各电压矢量与电流梯度的数学关系;然后,在一个控制周期内更新所有电压矢量的电流梯度,有效减小了传统PFPCC中的停滞效应。为了进一步减小电流脉动,将DSVM引入到所提方法中。结合DSVM选矢量的方式,以较小计算量即可将所有的电流梯度更新,从而保证电流预测的可靠性和准确性。实验结果表明:所提PFPCC方法与基于模型的预测电流控制相比,具有类似的动静态性能。与单矢量PFPCC相比,DSVM-PFPCC方法在保证动静态性能的同时,能够显著减小电流脉动,提高在实际系统中的控制性能。

单相ANPC变换器损耗均衡型空间矢量调制方法

单相全桥有源中点箝位(ANPC)变换器在采用传统脉宽调制(PWM)方法时存在开关器件损耗不均衡问题,个别器件过热会有损变换器可靠性和使用寿命。基于开关序列对换流路径的影响机理,提出一种损耗均衡型空间矢量调制方法。当桥臂输出电压被箝位到直流中点时,通过有效空间矢量的选取控制开关器件通断,为电流提供双回路换流路径,从而有效减小通态损耗,并使桥臂内层开关器件的损耗更加均衡。仿真和半实物实验表明该方法简单易实现,可以有效达成桥臂内层开关器件的损耗均衡。

级联型逆变器的新型简化多电平空间矢量调制方法

传统多电平空间矢量调制(space vector modulation,SVM)方法需要大量的矢量选择等复杂运算,级联数目较高时,算法变得异常复杂而难以实现。该文借鉴载波移相调制的思想,提出一种新颖的基于两电平SVM的简化多电平SVM方法。将各级H桥逆变器施加相同幅值和相位的电压矢量,而将各自的电压矢量更新时间相互错开,进而形成相应的多电平输出电压波形。每个采样周期只需依据两电平SVM算法计算一单元的主、辅电压矢量及其作用时间,计算量与级联数目无关,进而显著简化了算法难度,并增强了可扩展性。三单元情况的仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

应用相差错时采样空间矢量调制的级联型高压变频器共模电压抑制

为消除级联型多电平逆变器的输出共模电压,首先提出了基于左、右桥臂矢量的三类相差空间矢量调制(space vector modulation,SVM)技术,数学推导出三类调制技术的等效正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)的调制波,并分析了其各自相电压输出波形的单、双极性,证明2π/3相差SVM必为单极性调制。通过借鉴错时采样SVM移相技术,将相差SVM改进并引入级联型高压变频器,详细分析了2π/3相差SVM消除两类共模电压的机理。通过与三次谐波注入型载波移相SPWM消除共模电压的仿真类比,结果证明该调制方法能有效消除共模电压,又不至于过多降低直流电压利用率。

基于模糊空间矢量调制直接转矩控制技术研究

针对SVM-DTC系统电机中低速运行存在电磁转矩脉动大的问题,提出了一种基于模糊SVM-DTC方法。通过优化电压空间矢量合成方法,细化电压空间矢量参数表,构建模糊磁链控制器模型和模糊转矩控制器模型,并将2个模糊控制器模型替换到SVM-DTC系统的PI控制器模型。通过理论分析和仿真对比模糊SVM-DTC模型和SVM-DTC模型,验证了模糊SVM-DTC系统的优越性。结果表明,交流电机在中低转速下,模糊SVM-DTC电机电流平滑,定子磁链光滑,电磁转矩脉动变小,电机转速平稳。

18开关双级矩阵变换器的空间矢量调制策略及其仿真研究

该文推导了从常规矩阵变换器(CMC)到双级矩阵变换器(TSMC)的演变过程,证明了二者开关函数等效、变换功能相同。由于拓扑结构不同,二者的空间矢量调制方法存在差别,该文分析了TSMC的几种典型拓扑电路,以18开关拓扑结构的TSMC为例,分析推导了其整流级和逆变级的空间矢量调制策略,给出了实现零电流换流的开关矢量顺序,并利用MATLAB对18开关TSMC调制策略进行仿真研究,仿真结果表明了TSMC具有和CMC同样优良的输入输出性能,验证了该文理论分析和调制策略的正确性。为双级矩阵变换器的进一步研究和软硬件设计提供了理论基础。

考虑中点电压不平衡的中点箝位型三电平逆变器空间矢量调制方法

论述了中点电压偏移时,中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的空间矢量调制方法(space vector pulse-width modulation,SVPWM)。当中点电压偏移时,电压矢量本身的变化和平衡算法所带来的冗余矢量作用时间所引起的合成误差。经计算得到不同调制度时的合成误差曲线。将中点电压的不平衡因子引入矢量的选择和作用时间的计算中,利用不平衡因子调整矢量作用时间。比较了当逆变器带有异步电机负载时,传统矢量调制方法和改进的调制方法在电机启动过程系统的响应特性。表明改进的算法不仅能使三电平逆变器的输出电压谐波含量大幅减少,并且中点电压不平衡、电机转矩脉动、电流畸变也大幅度减小。

空间矢量调制的矩阵式变换器仿真模型研究

该文用Matlab Simulink 建立了空间矢量调制的矩阵变换器的2个仿真模型,1个简化模型,1个复杂模型。简化模型中,开关矩阵由9个理想开关组成, 不考虑任何换流引起的短路问题。在用于验证控制策略改进方法,试验外围电路参数及模型中模块的正确性时,简化模型可代替复杂模型。复杂模型主要用于模拟实际系统,用于检验在简化模型下已验证的策略或参数在实际条件下的工作情况。2个仿真模型的结果证明:矩阵式变换器的简化模型在验证功能上和实际模型能达到同样的效果,并能大大提高工作效率。2个仿真模型为矩阵变换器软、硬件的研究和调试带来极大方便。

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。

一种新型的组合变流器错时采样空间矢量调制技术分析

载波相移 SPWM 技术具有器件开关频率较低,等效开关频率较高,动态响应好,各个变流器单元工作负荷均衡等优点。SVM技术具有的器件开关频率降低1/3,直流电压利用率提高15%,便于数字实现等优点。将二者有机得结合在一起,便可得到组合变流器错时采样SVM(STS-SVM)技术。该技术具备二者的优点,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率而不是简单地将谐波向高次推移,因而具有良好的谐波特性。该技术可方便应用于中高压电机、电力有源滤波器等场合,具有一定的工程应用价值。

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。

一种新的基于混合空间矢量调制的三电平逆变器直流侧电容电压平衡研究

针对二极管中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器容易造成直流侧电容电压不平衡问题,提出一种新的中点电位平衡控制方法。在该方法中,采用分扇区精细控制,对不同的小矢量设置不同的时间分配因子,以增加相应正或负小矢量对中点电流的控制能力。对于正负小矢量不能成对出现的扇区,根据相电流的变化情况,使调制在传统算法和基于虚拟矢量的算法之间切换,从而削弱中矢量对中点电流不可控的影响。仿真和实验证实了该方法的正确性和有效性。

基于级联型错时采样空间矢量调制多电平变流器的APF研究

该文提出并分析了错时采样空间矢量调制(STS-SVM)技术的工作原理及其在级联型多电平变流器上的实现方法。实现的多电平变流器结合了STS-SVM 和级联型多电平变流器两者的优点,使用元件数目少、直流侧均压容易实现、易于模块化设计和调试,实验结果验证了理论分析的正确性。最后通过仿真研究了级联型STS-SVM 多电平变流器在有源电力滤波器中的应用特点。

一种完全基于两电平空间矢量调制的三电平空间矢量调制算法

在研究两电平逆变器与三电平逆变器之间SVPWM本质的基础上,提出了一种基于两电平空间矢量的三电平空间矢量算法。三电平空间矢量控制中分区算法可由两电平矢量作用时间的计算结果获得,并且这两种逆变器的矢量作用时间可以通过一个线性矩阵转换。为了分析三电平逆变器的脉冲序列模式,按照矢量之间切换的可能性,提出了一种新的可用于描述矢量开关序列的分类标准。针对传统的和改进的作用序列进行逆变器输出谐波的评估。文中所提的各种理论与算法都可以非常容易地推广到更多电平的系统中。为了验证所提算法的正确性,进行了实验验证。

空间矢量调制矩阵变换器闭环控制的研究

该文提出了一种基于空间矢量调制矩阵变换器的闭环控制方法。该方法根据矩阵变换器的实际输出电压与期望输出电压的大小,计算其对应的旋转电压空间矢量间的偏差,并将此偏差作为负反馈加到下一采样周期的开关调制矩阵中,从而实现系统的闭环控制。文中通过理论推导,给出算法的具体实现方法。利用该文提出的闭环控制方法,可保证矩阵变换器的输出电压很好地跟随给定的期望电压,并可有效地抑制矩阵变换器输出电压及输入电流波形的畸变。仿真结果验证了理论分析的正确性。

空间矢量调制的矩阵式变换器的仿真模型

详细介绍了用MATLABSIMULINK软件包建立的空间矢量调制的三相交 -交矩阵式变换器的仿真模型 ,给出了主要仿真波形 .仿真结果证明了控制策略的正确性 .

基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器模型预测磁链控制

传统的模型预测控制(MPC)以电磁转矩和定子磁链的幅值为控制变量,在目标函数中需要设计一个权重系数,而目前尚无完善的理论来设计该权重系数,多采用试凑的方法得到,从而限制了MPC在实际工业中的应用。通过解析推导感应电机的内部关系,将定子磁链幅值与转矩的控制转换为对一个等效定子磁链矢量的控制,提出了模型预测磁链控制(MPFC)的解决方案,从而避开了传统MPC中权重系数设计困难的难题,降低了算法复杂度。为提高感应电机控制系统的实用性,将MPFC与速度自适应全阶观测器相结合实现了无速度传感器运行,进一步采用空间矢量调制(SVM)来得到驱动脉冲,提高了电机的稳态性能和低速带载能力。在两电平感应电机仿真与实验平台上进行了验证,结果表明该文提出的感应电机无速度传感器MPFC在宽速范围内具有良好的动静态性能。

无功功率可控的双级矩阵变换器空间矢量调制策略

双级矩阵变换器是一种新型拓扑结构的矩阵变换器,它相对常规矩阵变换器更具发展潜力。文中提出了参考输入电压概念,在双级矩阵变换器空间矢量调制策略中利用参考输入电压来实现无功功率的调节,并给出了详细的调制方法,分析了输入功率因数和双级矩阵变换器电压传输比的关系。仿真结果表明:所提出的方法能获得优良的输入输出性能、能有效调节双级矩阵变换器输入功率因数。

基于双空间矢量调制的双级矩阵变换器共模电压抑制研究

针对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)的共模电压问题及现有共模电压抑制方法存在的不足,通过对TSMC共模电压分布规律的分析,在保证整流级零电流换流的基础上,提出对零矢量重新分布的改进的TSMC双空间矢量调制(double space vector modulation,DSVM)方法,有效降低了TSMC的共模电压幅值。仿真和实验结果验证了系统设计的可行性和改进调制方法的正确性。

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量调制方法

提出了一种新的多电平逆变器的参考电压分解理论 ,将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量。针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题 ,提出了一种新型的基于参考电压矢量分解理论的多电平逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成 ,这样 ,多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题 ,计算过程十分简单和快速。另外 ,通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态 ,以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目 ,仿真结果验证了它的有效性。