基于全扇区统一占空比函数的Ⅰ型NPC三电平SVPWM载波化算法

Ⅰ型中性点钳位(neutral point clamped, NPC)三电平变流器作为中大容量新能源发电系统的核心设备,其调制策略直接影响变流器的能量转换效率、谐波特性和运行控制特性等。鉴于Ⅰ型三电平变流器的传统空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)策略在实施过程中包含大量三角函数运算,基于三相静止坐标系进行调制算法的大小扇区判断和矢量作用时间计算等,并通过归纳整理,按照单调制波双载波的载波化思路,获得了适用于全扇区的三相统一的占空比函数。借助该占空比函数,变流器的数字控制器仅需通过简单的关系运算和数值计算,便可获得变流器功率管的控制信号,省去了大量三角函数计算,节约了硬件资源。此外,将SVPWM与正弦波脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation, SPWM)+3次谐波注入调制算法进行对比,从调制波层面,揭示了这2种调制算法之间的内在差异。最后,通过仿真验证了该算法的有效性。

一种基于FPGA的SVPWM硬件架构及其计算速度优化

为了提高七段式两电平SVPWM算法的调制速度并减少逻辑资源的使用量,提出了一种基于FPGA的SVPWM硬件架构。在该硬件架构输入参考电压后,首先,进行基于Clarke逆变换的坐标变换,通过一系列加法运算构建出含有三相占空比的3组中间变量,同时通过2个异或运算从上述硬件布线中得到简化后的2 bit扇区判断条件;然后,根据简化后的2 bit扇区判断条件从以上3组中间变量中筛选出三相占空比,并进行钳位保护,按照自然采样法输出PWM。以上过程形成一个整体,在FPGA中只需3次触发,便能在2个时钟周期内完成从参考电压输入到三相PWM输出的整个过程,有效提高了计算速度。此外,还给出了该硬件架构在不同的FPGA平台下的资源使用情况,与其他方法相比,LUT使用量由至少500个缩减至300个左右,逻辑资源使用量降低。通过仿真与实物试验,验证了所提硬件架构的有效性。

基于SVPWM补偿优化的三电平NPC并网逆变器容错控制

为保证并网系统中三电平中点箝位(neutral point clamped,NPC)型并网逆变器单相桥臂短路或断路故障后持续运行,提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的优化补偿型低共模电压容错控制策略。首先,通过分析故障后八开关三相逆变器(eight switch three phase inverters,ESTPI)拓扑开关状态对应的共模电压大小,确定参考电压矢量合成规则;然后,通过一个基波周期内中点电流情况分析中点电位波动机理,进而对空间矢量合成进行调节补偿;最后,设计低通滤波器和滞环控制器进一步对补偿进行优化调整,保证并网电流质量的同时有效抑制了直流母线中点电位偏移。仿真结果表明,该容错控制策略能够实现三电平NPC并网逆变器单相桥臂故障后并网系统的稳定可靠运行,每个基波周期有三分之一时间的共模电压得到改善,优化补偿后的并网电流质量显著提高,且在并网电流突变时具备良好的控制特性。

基于FPGA的永磁同步电机SVPWM的数字电路设计

针对永磁同步电机矢量控制算法中的空间矢量脉冲宽度调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)在现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)中不能直接实现正余弦计算、无理数乘法的问题进行优化设计。设计了基于查表法和一次线性补偿的正余弦数值计算、有符号数的√3乘法计算模块,并使用Cyclone IV FPGA的硬件乘法器资源,对反Park变换、扇区判断和三相作用时间的计算进行了时序约束,对输入电机编码器数值、旋转坐标系的V_d和V_q参数经过进行计算,输出带死区功能的三相七段式PWM控制信号。在FPGA中实现SVPWM算法精度为3.0×10^(-5),计算时间为1.6μs,对比高性能STM32F429微处理器有一定优势,满足了永磁同步电机的矢量控制要求。

基于虚拟电压矢量的双三相直线磁通切换永磁电机容错SVPWM策略

高可靠性是电梯驱动系统的首要指标。针对双三相直线磁通切换永磁(dual-three-phase linear flux switching permanent magnet,DTP-LFSPM)电机单相开路故障,提出一种基于虚拟电压矢量的容错空间矢量脉宽调制策略。首先,基于单相开路故障下的五维变换矩阵计算得到故障后的32个空间电压矢量分布。然后,筛选部分空间电压矢量,以z子空间电压幅值为零且每个扇区产生对称的脉宽调制波形为目标,重构得到12个虚拟电压矢量,相邻的2个虚拟电压矢量都由3个基本电压矢量组成,并用于合成参考电压矢量,不仅可以减少单相开路故障容错控制时的电流谐波,而且具有计算简单,易于硬件实现等优点。最后,搭建DTP-LFSPM电机驱动控制系统仿真与实验平台,仿真和实验测试结果证明所提容错策略的正确性和有效性。

抑制级联H 桥变换器共模电压的简化SVPWM 策略

为解决传统空间矢量调制策略难以拓展至高电平数级联H桥多电平变换器,以及抑制级联H桥多电平变换器调制策略实现过程中产生的共模电压的问题,本文提出一种简化空间矢量调制策略。该策略基于α'β'坐标系,通过判断空间矢量所处区域,得出其边界开关状态,再引入修正参数K对边界开关状态进行修正,以此提高策略的快速性并完成共模电压抑制。仿真和实验结果表明该策略实现简单,可以将级联H桥多电平变换器共模电压抑制在最小变化范围内。

一种新的差值SVPWM调制方法

通过对传统SVPWM调制算法进行理论分析和算法推导,提出了一种新的差值SVPWM调制方法。该方法在每个控制周期内,直接采用三相电压差值来计算基本电压矢量作用时间,并由相电压之间从大到小排序来判定扇区,省去了传统实现方法中复杂的坐标矩阵变换、三角函数计算等矢量分解过程,简化了SVPWM算法步骤。进一步的仿真与实验,证明了该差值SVPWM算法正确、计算效率高、实时性强,节省CPU资源。

永磁同步电机SVPWM矢量控制仿真研究

研究永磁同步电机的SVPWM矢量控制策略。首先分析了永磁同步电机数学模型,给出了SVPWM矢量控制算法,然后运用MATLAB/Simulink软件搭建SVPWM控制永磁同步电机仿真模型,得到电机的速度、转矩、电流仿真运行曲线,分析仿真结果表明SVPWM控制下的永磁同步电机具有良好的动态和稳态性能。

三相电压型逆变器SVPWM控制系统设计

三相电压型逆变器是电力电子领域中的重要研究方向,它在各种应用中具有广泛的用途,如可再生能源系统、电机驱动、电网互连等。其本原理包括将直流电源转换为交流电源。它通过控制开关器件的通断来调整输出交流电压的幅值和频率,从而实现电压型逆变。基于此,探讨了如何利用电力变换器来提高电能。重点关注电力变换器的电路,并通过实验来证明它的可靠性。使用DSPIC30F4012控制器来控制电路,并使用电力变换器的电路来实现变换。还分析了如何利用电力变换器的调制技术来提高电源的性能。在软件设计部分结合Matlab中的Simulink工具箱进行仿真,建立了三相半桥式电压源型逆变电路的仿真模型,并对其进行FFT分析。

基于三电平典型拓扑结构的SVPWM调制策略研究

当前,我国的新能源技术面临发电量受外界因素影响较大、电能不能稳定输出等问题,大功率变换器的使用是解决此问题的关键,多电平逆变器能够满足大功率变换器的高压大功率化需求。文章以T型三电平逆变器为研究对象,分析了其调制算法和中点电位平衡问题,并进行了仿真验证。根据空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)算法的原理,文章分析了中点电位不平衡对空间电压矢量作用的不良影响。基于MATLAB/Simulink平台,文章搭建了仿真模型,仿真结果证明了三电平SVPWM算法对中点平衡控制策略的有效性。所提方法能够弥补原有算法操作复杂的不足,对三电平乃至多电平逆变器的工程应用具有促进作用。

T型光伏并网逆变器的七矢量SVPWM策略研究

针对两级式T型光伏并网逆变器出现开路故障后无法实现装置并网接入的问题,提出一种七矢量空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略,并通过最优五段式方法简化了冗余矢量运算,减少了开关损耗,提高了直流母线电压的利用率。最后,搭建了50 kW两级式T型光伏并网逆变器的电路模型。测试结果表明,七矢量SVPWM策略保证了光伏逆变器具有较低的并网电流谐波含量以及良好的稳态性能,并在三相光伏逆变器任何一相电路发生开路故障时仍具备良好的并网接入能力,提高了光伏并网逆变系统的可靠性。

基于SVPWM的六相PMSM串联系统运行性能研究

研究双Y移30°六相PMSM双电机串联系统的SVPWM技术,分析该双电机串联系统的工作原理和六相逆变器的空间电压矢量分布情况,结合基于id=0的矢量控制策略,提出传统SVPWM和多维多相SVPWM技术,推导电压矢量作用时间的计算公式,讨论空间矢量工作平面的几种选择方法,并对比例法和比较法的工作平面选择方法进行仿真比较,并在比例法下对两种SVPWM对该系统在不同转速下的运行性能进行比较研究,得出多维多相SVP-WM是该串联系统更为有效的控制方法。

两相SVPWM原理及经典两相SVPWM算法

分析两相电压空间矢量脉宽调制原理及其实现方法,提出了经典两相SVPWM算法,该算法根据调制比将调制模式分为线性调制模式、过调制模式Ⅰ和过调制模式Ⅱ。重点分析了过调制模式,利用傅立叶分析给出对应模式下参考角的推导方法,计算了在过调制模式下的输出相电压各次谐波幅值。经典两相SVPWM算法能实现电压空间矢量调制由线性调制模式到过调制模式直到方波的连续过渡,实现了全调制区域的运行,最大限度地利用了直流电压。

基于FPGA的改进型SVPWM算法仿真与实现

在传统的电机控制算法中,三相空间矢量脉宽调制(SVPWM)通常都是在数字信号处理器(DSP)中实现的,但DSP的串行执行特点在一些高性能控制场合或者特殊应用领域会限制算法性能的提升。为此,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的改进型SVPWM算法。通过对传统七段式SVPWM算法进行简化处理,避免了复杂的三角函数和乘除运算,以适应FPGA的运算特点。在Matlab/Simulink中搭建了该算法和逆变器的模型,并使用Verilog HDL硬件描述语言进行硬件实现。仿真波形和实验结果均证实了所提算法的正确性和有效性。该算法的实现为后期永磁同步电机的矢量闭环控制应用提供了必要基础。

基于DSP的SVPWM变频研究

本文首先介绍了变频技术在空调上的应用和现状。分析空间矢量电压调制原理,重点设置时间分布。详细讨论了软件PWM(SWSVDSP)和硬件PWM(HDSVPWM)设计方法,采用TI-DSP芯片实现了变频技术。该技术已经在实验中得到了论证并投入生产。

三相SVPWM整流器的仿真研究

三相电压型SVPWM整流器的功率因数高,输出侧电压利用率高,可以实现能量的双向流动。文章介绍了三相电压型整流器主电路的拓扑结构和数学模型,分析了前馈解耦的控制策略,采用简化的SVPWM新算法搭建了三相电压型SVPWM整流器的模型,使得计算量明显减少,并在Simulink中搭建了仿真模型。通过对三相SVPWM整流器进行仿真研究,验证了上述方法的可行性。

两种SVPWM过调制方法的比较研究

阐述了两种典型的SVPWM过调制方法的原理,通过分析和仿真研究了两种情况下输出基波电压、谐波含量和实现方式,得出了各自的优缺点,以便为交流传动过调制方法的选择提供参考.

基于DSP的全数字矢量控制SVPWM变频调速系统

基于感应电机数学模型,提出了一种基于TMS320F240的全数字化矢量控制SVPWM交流调速系统,在对系统的总体设计方案作了分析的基础上,重点介绍了电流采样、速度检测、驱动保护以及控制系统软件设计。结果表明,该系统硬件结构简单、实时性强.

基于线电压坐标系的ANPC-5L逆变器SVPWM算法的研究

在6～10kV的高压变频领域，与传统拓扑结构相比，有源中点箝位型五电平（active neutral-point-clampedfive-1evel，ANPC-5L）逆变器具有很高的实用价值。针对传统五电平逆变器空间矢量脉宽调制（spac evector pulse width modulation，SVPWM）控制算法复杂、计算量大等缺点，研究一种基于线电压坐标系的SVPWM控制算法，通过进行坐标变换，减少对基本矢量的确定步骤，简化基本矢量对应作用时间的求解过程，并将其应用到ANPC-5L逆变器中，通过实验波形和电流谐波分析证明控制算法的正确性。结合ANPC-5L逆变器和新控制算法的特点，提出一种高效的中点电压平衡的控制算法，通过对中点电位的检测和判断计算出所需的开关序列及复用矢量的作用时间比值，实现中点电流流入与流出的平衡，进而达到控制中点电压平衡的目的。实验结果证明了该中点控制算法有效性。

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。