基于SHE-PWM的车网耦合谐振主动抑制策略研究

中国高速铁路交直交机车采用脉宽调制(PWM)技术,该技术造成谐波分布较为广泛,可能导致车网谐振现象,影响牵引供电系统的正常工作,该文针对车网谐振现象进行了研究并提出了可行的谐振抑制策略。首先分析了谐振机理,进一步引入特定谐波消除技术(SHE-PWM),消除注入牵引网的固有谐振频率的谐波来抑制谐振。由于多开关角的SHE-PWM构成的多元超越方程求解困难,采用有效集二次寻优的方式,进行超越方程求解。该算法具有初值依赖度低,收敛速度快,求解精度高的优势。最终通过RT-lab硬件在环实验分析验证了该谐振抑制算法的可行性以及方程算法的准确性。

三电平SHE-PWM调制方法的DSP实现

有选择性的消谐波脉宽调制Selective H arm onic Elim inated-PW M ,简称SH E-PW M )方法具有开关频率小、输出波形质量好和调制比高的特点,是一种频率最优化的PW M 调制方法。本文在介绍三电平SH E-PW M 方法原理的基础上,讨论了如何采用DSP LF2407A 实现三电平SH E-PW M 调制的问题。实验结果验证了SH E-PW M 方法的特点。

有源中点钳位5电平变流器SHE-PWM控制方法

考虑到传统二极管钳位型和电容钳位型拓扑应用于6 k V/10 k V高压变频领域时存在的诸多问题,提出了一种有源中点钳位式(ANPC)5电平变流器选择谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)控制方法。在分析了ANPC 5电平拓扑各桥臂的基本结构的基础上,建立了ANPC拓扑相关数学模型;分析了5电平SHE-PWM的基本原理,构建了以消除低次谐波为目标的非线性方程组,并基于牛顿迭代法给出N=7时的SHE-PWM相关解域;针对ANPC拓扑存在的飞跨电容稳压问题,分析了飞跨电容的稳压原理,进而给出了冗余电压矢量调度方式。样机实验结果表明,所提ANPC 5电平拓扑SHE-PWM控制方法实现了低开关频率下变流系统的高效控制,在消除系统低次谐波的基础上,保证了直流电容和飞跨电容的稳压效果。

基于Walsh变换的逆变器SHEPWM技术

介绍了一种基于Walsh变换的逆变器SHEPWM技术,分析并给出了基于Walsh变换的单极性输出波形的数学模型及其求解过程。利用Walsh函数波形分析技术,通过求解线性代数方程组对逆变器开关角进行优化,并通过搜索全部可行的初始条件得到开关角关于基波幅值的分段线性方程,从而解决了逆变器SHEPWM技术在线求解开关角的难题。两个算例(单极性和双极性PWM)的求解结果证实了该方法的正确性。

一种新颖的SHE-PWM双波段整流器研究

介绍一种采用移相变压器的双桥整流器,对这种拓扑结构进行了阐述和分析,并对相移变压器的消谐原理进行了推导,得出了系统可以四象限运行,并且具有很高的功率因数的结论。运用SHE-PWM的调制思想,提出了双波段SHE-PWM调制方案,得出了具体的计算数据。实验结果证明,该拓扑结构及调制方案对电网的污染很小,具有一定的实用价值。

DSP在逆变器PWM控制中的应用

以TI公司的TMS320LF2407A芯片为例,介绍了DSP在逆变器控制中的应用,并详细描述了各类PWM波形特别是特定谐波消除PWM(SHEPWM)的产生办法。对于工程人员认识和使用DSP有很好的指导作用。

采用IGCT电压型三电平逆变器的高压变频调速器

集成门极换向型晶闸管 ( IGCT)的优良性能使其适合于实现高—高方式的高压变频调速装置。文中提出了基于 IGCT中点箝位电压型三电平逆变器的高压变频调速装置主电路 ,并给出了一台 6k V/1 80 0 k VA高压变频调速装置的实现。装置交流输入侧采用变压器隔离的 2 4脉冲整流电路来保证输入侧功率因数大于 0 .96,中间直流环节直流电压为 1 0 k V,逆变部分采用中点箝位( NPC)电压型三电平逆变器输出三相 6k V线电压 ,每只开关器件由 2只 4.5 k V IGCT器件串联构成。逆变器采用变频的特定谐波消除脉宽调制 ( SHE- PWM) ,且输出侧采用 LC滤波器来减小输出电压的谐波畸变率及 dv/dt。装置采用 IGCT作为电子开关进行输出过电流保护。装置实验表明 ,这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。

基于SHE-PWM的D-STATCOM的控制器和脉冲发生器的设计

配电网静止无功发生器 (D- STATCOM)是电能质量技术的重要组成部分 ,控制器系统作为其关键部分 ,直接影响到 D- STATCOM的运行性能。该文介绍了特定谐波消除算法 (SHE- PWM)的基本原理和 D- STATCOM控制系统的硬件和软件构成 ,利用 PSCAD仿真软件分析了 D-STATCOM在各种工作情况下的控制效果 ,并应用数字信号处理器 (DSP)设计了相角和脉宽精度达到 0 .0 1°的 D-STATCOM 控制器和脉冲发生器。仿真结果表明 D-STATCOM性能优越 ,满足配电系统的要求 ;SHE- PWM算法很好地消除了输出电压、电流中的 5 ,7,11次谐波。实验结果验证了 D- STATCOM多 CPU控制系统的设计正确可行。

基于改进粒子群算法的逆变器谐波抑制研究

通过分析多电平逆变器中谐波消除问题,建立基于粒子群优化算法(PSO)的选择谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)目标方程,并对其进行求解。通过在粒子群算法中增加惯性权重参数的符号函数,并改变随机数在速度更新方程中的位置,得到改进的粒子群算法,避免求解时"早熟"或陷入局部最优解,进而得到更为准确的解集。通过实验仿真将改进的粒子群算法与标准粒子群算法及遗传算法进行比较,实验结果表明,采用改进粒子群算法使指定低次谐波的含量趋近于零,进而使逆变器输出中的总谐波含量明显降低。总谐波含量与标准粒子群算法相比降低2.12%,与遗传算法相比降低了3.06%。实验表明改进的PS0方法对于求解SHE-PWM方程组的有效性。

基于特定消谐技术的单相有源滤波器设计

设计了一种新型的单相有源电力滤波器(APF),应用特定消谐技术,不需实时检测负载的无功电流和高次谐波电流,即可实现同时补偿负载无功及高次谐波电流的需求。给出了一种优化特定谐波消除PWM技术开关角的求解方法;设计了单相有源电力滤波器PI控制器。仿真结果表明该滤波器具有响应速度快,稳定性好,能有效地消除和抑制谐波,并能够对无功功率进行灵活地调节等特点。

基于沃尔什函数的逆变器选择性谐波消除技术开关角的快速求解

基于Walsh函数的逆变器选择性谐波消除(SHE)技术可以得到求解开关角的分段线性方程。然而,要获得基波幅值整个变化范围内开关角的全部解,需要大量搜索和确定各种开关角的区间组合,且随着开关角个数的增多,搜索时间较长,影响了实时性。为此,该文在分析基于Walsh函数的单极性PWM输出波形的数学模型的基础上,提出了一种快速求解基波幅值整个变化范围内开关角的全部解的方法。应用分析表明,该方法实际可行的、精度高、实时性强,从而使Walsh函数在逆变器选择性谐波消除实用化方面迈进了一步。

一种新的多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法

基于多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法的波形对称方案,提出了一种新的多电平逆变器半周期对称波形SHEPWM方法,可以求取许多现有方法不能求得的数值解,具有通用性强、形式简单、波形灵活、易于编程、解的空间大等优点.以五电平逆变器为例,取半个周期内20个开关切换点,对调制比为0.8时的非线性方程组进行求解,求取了12组数值解,抽取其中2组进行仿真和实验研究,证明了所提SHEPWM方法的有效性和实用性.

基于特定消谐技术产生任意波形的研究

从特定消谐的原理出发,建立了产生谐波的数学模型,分析了开关角与各次谐波之间的关系,得到产生谐波不宜采用查表法而应实时计算的结论.对于特定消谐式逆变器的实时控制,进行了硬件和软件方面的设计,并举例分析了实验结果.

级联式储能系统中电池自均衡控制策略研究

针对独立电池供电的组合级联式储能系统中电池SOC不均衡问题,基于特征谐波消除PWM方法提出了一种新的差异化充放电控制策略。当检测到各电池SOC不均衡时,采用差异化充放电控制使各电池SOC趋于一致;当电池SOC达到均衡时,切换到同步充放电的移相SPWM控制。该方法提高了整个组合级联式储能系统的可用率和储能系统的有效容量,改善了储能系统的电能质量。文中推导了差异化充放电控制方法的原理,给出了切换条件。在PSCAD/EMTDC中建立了组合级联式储能系统模型,验证所提出的电池自均衡控制策略的有效性。

基于DSP的特定消谐脉宽调制波的实现

特定谐波消除是一种以消除某些特定谐波为目的的优化脉宽调制方法。与其它脉宽调制技术相比,具有消谐性好,输出波形质量高,电力电子器件开关频率低,开关损耗小,电压利用率高等特点。本文主要讨论利用DSP芯片TMS320F2812来实现特定脉宽调制波的方法并给出实现了的波形。

基于并联电流源光伏逆变器的特定谐波消除法

提出了一种适用于低开关频率并联电流源光伏逆变器的改进谐波控制策略。建立了并联电流源光伏逆变器模型,分析了影响并网点电流谐波的几个关键因素。针对传统指定谐波消除法(SHE)不能直接控制并网点谐波的局限性,对传统指定谐波消除法的波形约束条件和并联电流源协同控制条件进行修改,提出了极低开关频率下利用逆变桥输出特定电流谐波主动补偿并网点电流波形质量的改进控制方法。测试结果验证了所提方案可以有效改善并网电流谐波性能。

基于虚拟阻抗的电流源光伏逆变器谐波补偿法

提出了一种新型的低开关频率下,基于虚拟阻抗的并联电流源光伏并网逆变器特定谐波补偿的控制策略。建立了并联电流源光伏并网逆变器模型,分析了影响并网电流谐波的因素,对特定谐波消除法(SHE)的脉宽调制(PWM)波形进行修改,推导了如何利用逆变桥输出电流特定谐波补偿电网电压特定谐波对并网电流的影响。仿真结果验证了本方案可以很好地补偿电网谐波对并网电流的影响,改善并网电流谐波性能。

基于三电平中点箝位逆变器的高压变频调速器

针对目前工业应用中对高压大容量变频调速装置的迫切需求,设计并实现了一种基于集成门极换向晶闸管(IGCT)器件的新型6kV/1800kVA高压变频调速器。其中交流输入侧采用移相变压器隔离的24脉冲整流电路以保证输入侧功率因数大于0.96;中间直流环节直流电压为10kV;逆变部分采用三电平中点箝位(NPC)电压型逆变器,并采用2只4.5kV的IGCT器件串联运行,逆变器输出线电压为6kV。NPC逆变器采用变频特定消谐脉冲宽度调制(SHE-PWM),且输出采用LC滤波器来减小dv/dt及谐波畸变率。装置采用IGCT作为电子开关取代传统的快速熔断器进行快速的桥臂过电流保护。装置试验表明这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。