改进蛇算法的七电平逆变器SHEPWM研究

多电平逆变器控制策略中的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)能够以较低的开关频率得到较好的电压输出波形,重点在于开关角的求取。在多电平逆变器SHEPWM调制的开关角求解算法上提出改进蛇优化算法,对传统蛇优化算法采用Tend混沌映射初始种群,使初始种群分布更加均匀;引入Levy飞行策略增强算法的全局搜素能力,能够更加精准快速得到全局开关角的最优解。仿真结果表明,改进蛇优化算法所求的开关角相较于传统算法更好地消除低次谐波,并降低了输出线电压的畸变率,充分验证了该方法的可行性。

三电平SHEPWM与SVPWM混合控制策略及其矢量平滑切换方法的研究

本文提出了一种有源中点箝位(ANPC)三电平变换器的SHEPWM与SVPWM混合控制策略。充分利用两种控制策略的优点,在低频时采用SVPWM控制策略,获得较高的直流电压利用率,减小电流纹波;在中高频时采用SHEPWM控制策略消除特定的低次谐波。同时本文在研究了SHEPWM与SVPWM之间的联系以及对三电平变换器的影响的基础上,提出了一种可以实现在三电平SHEPWM与SVPWM两种控制方法之间,任意时刻平滑切换的方法。最后通过仿真与实验研究,验证了算法的正确性和有效性。

三电平逆变器SHEPWM方法及其应用研究

特定谐波消除SHEPWM,通过开关时刻的优化选择,消除选定的低频次谐波,具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等显著优点,所以受到人们的普遍关注。首先针对1/4周期对称的脉宽调制波形,以频率50Hz为例研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法,提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法,使得求解非线性方程组的速度明显加快;根据非线性方程组的数值解,用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究;用小功率MOSFET管构成二极管钳位三电平逆变器实验电路模型,以双DSP中压变频控制平台为控制器,对三电平SHEPWM方法进行实验研究。仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点。

基于遗传算法的三电平逆变器SHEPWM方法的研究

针对中点钳位型三电平逆变器SHEPWM开关角度的求解问题,提出采用遗传算法对三电平NPC逆变器消谐模型的非线性超越方程组进行求解的方法.该方法在求解消谐模型非线性超越方程组时克服了传统数值方法的缺点,不需要给出方程的特定初值和预测在整个调制度范围内解的变化趋势,因此更易收敛和减小计算时间.用Matlab/Simulink仿真软件对三电平NPC逆变器SHEPWM进行仿真研究,并利用FPGA和嵌入式计算机为核心控制器件构建实验平台进行实验研究,实现了在线SHEPWM控制.

基于TMS320F28335的SHEPWM数字实现

大功率交流传动机车牵引传动系统受器件开关频率的限制,在高速运行区需要采用同步调制的方法.本文对实际应用中最常用的特定消谐PWM(SHEPWM)技术的基本问题进行了深入分析与研究,针对双极性电压型逆变器建立了SHEPWM的数学模型,并在此基础上研究了特定消谐非线性方程组的计算方法及曲线拟合优化方法,以及基于载波方式的数字实现方法,从而简化了SHEPWM的角度计算和数字实现.研究了基于TMS320F28335的特定次谐波消除脉冲生成方法及不同载波比之间的切换条件,最后通过仿真和实验分析、验证了其正确性.

基于SHEPWM的多模式调制切换算法

为了抑制切换过程电流和转矩冲击,提出了一种基于特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的多模式调制平滑切换算法.根据SHEPWM算法的基本原理分析了相电压波形谐波分布情况;基于异步电机等效电路模型得到不同开关角个数下各次电流谐波幅值和调制度的关系;将切换过程抽象为电流基波及各次谐波的一阶暂态响应过程,建立了切换过程的数学模型,从电路原理的角度分析了切换冲击的产生机理;基于RT-LAB半实物实验平台对两种切换算法进行了硬件在环半实物试验对比.研究结果表明:谐波幅值突变是造成转矩冲击的原因,在相电压基波相位π/2和3π/2处切换谐波电流幅值不发生变化,相电流可以平滑过渡;三相无法同时满足相位为π/2或3π/2的条件,因此分别在相电压基波相位π/2和3π/2处切换,切换过程电流和转矩冲击得到有效抑制.

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。

消谐法SHEPWM的谐波影响数值分析

为了研究特定谐波消除脉宽调制技术(SHEPWM)的谐波影响,采用数值法计算了SHEPWM线电压波形特征及全电压范围的谐波分布、THD、转矩脉动。并与不对称规则采样正弦波脉宽调制(SPWM)进行了数值对比。结果表明,相同开关频率下,在M>0.54区间,SHEPWM的转矩与转速脉动优于SPWM的对应值;而在M<0.54区间,SHEPWM不具有优势。在M∈[0,1]区间,SPWM的THD优于SHEPWM。因此,不同PWM的转矩脉动比值与相应的THD比值之间不具有对应关系。所得结果为客观评估SHEPWM技术性能及其谐波影响提供了新依据。

一种新的SHEPWM三电平逆变系统的仿真和实验研究

针对中点钳位型三电平逆变系统SHEPWM开关角度的求解问题,提出了基于混沌蚁群算法的三电平中点钳位型逆变系统的SHEPWM优化方法。蚁群算法在求解SHEPWM非线性超越方程组时不需要求解方程特定的初值,而变尺度混沌算子融合到蚁群算法之中,可以有效防止算法陷入局部最优解,提高计算精度。仿真和实验结果证明了基于混沌蚁群算法的三电平NPC逆变系统消谐模型的有效性。

基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电压波动抑制方法研究

针对基于传统特定谐波消除调制(SHEPWM)的三电平NPC逆变器的中点电压波动问题,分析了相电压中基波与三次谐波对中点电压波动的影响。建立了中点电压与三次谐波含量之间的关系,提出了基于三次谐波定量控制的改进SHEPWM方法,通过引入三次谐波控制方程重构SHEPWM开关角求解方程,并在此基础上以最大化程度抑制中点电压波动为目的,推导出了最优的三次谐波含量,在Matlab/Simulink平台上搭建了2 MW/3 k V逆变器并网模型,对改进SHEPWM方法的中点电压波动抑制效果进行了测试。研究结果表明:利用基于三次谐波最优含量控制的改进SHEPWM方法,能有效抑制中点电压的低频波动,提高NPC逆变器输出性能,降低直流环节电容。

级联多电平逆变器SHEPWM功率均衡控制策略

针对级联多电平(cascaded H-bridge,CHB)逆变器特定谐波消除脉宽调制法,提出一种功率均衡控制策略。该策略利用CHB逆变器相电压有冗余的特点,对消谐方程组中基波幅值方程表达式进行等效拆分,从而保证一相中各串联H桥单元输出基波幅值相等的1/4周期对称的电压波形,实现各串联H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。以两单元级联五电平CHB逆变器拓扑为例,对上述功率均衡控制策略进行理论分析、仿真验证和实验验证。研究结果验证了该均衡策略的正确性和可行性。

三电平NPC逆变器的一种空间分区矢量提取的SHEPWM调制策略

深入分析基本空间矢量SV与特定谐波消去SHEPWM之间的内在联系,提出三电平NPC逆变器的一种基于空间分区矢量提取的SHEPWM调制策略,推导出空间电压矢量PWM的三相等效调制波规则采样的开关角矩阵,得出基本空间矢量SV的选用与规则采样的运算关系以及SHEPWM的脉冲状态由基本SV组成的矢量序列特殊解。在此基础上,在三电平NPC逆变器的矢量空间六边形所分区的两电平六边形中,研究SHEPWM脉冲序列的空间电压矢量组成的扇区分布,并提取相应的基本SV,求解作用时间。SHEPWM的脉冲状态由空间分区提取的基本SV矢量序列运算合成而实现,避开了其开关角非线性超越方程组的求解,并具有同样的消谐效果且便于实现。

基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率SHEPWM控制方法

针对传统方法控制的发射电流频率间隔固定、频域不完全可控的问题,为提高频率域电磁测深效率,提出一种基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率的选择性谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制方法.先根据勘探目标计算出期望的频谱,再根据发射电流的时频域特性建立半周期镜像对称SHEPWM非线性方程组,最后采用改进粒子群优化算法对非线性方程组求解,得到对应的开关时刻序列,由开关时刻序列控制发射系统逆变器,即可输出探测所需的发射电流.当勘探特定深度目标时,发射系统可输出最优的发射电流,进而提高纵向分辨率.

中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法研究

简单介绍了中点箝位型三电平变换器SHEPWM的原理,基于M ATLAB的FSOLVE函数解SHEPWM超越方程的方法,绘出了当超越方程个数N=11时的解轨迹曲线,从曲线上分析SHEPWM方法最大调制比可以达到1.15。为了验证上述解轨迹曲线的正确性和研究中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法在不同调制比下的实际消谐波效果和相线电压谐波畸变,用M ATLAB的S IMUL INK图形化工具GU I仿真了各调制比下N=11时候相线电压的谐波畸变,并绘出了相线电压的消谐波效果和输出的相线电压和调制比关系曲线,得知随着调制比增大,实际的消谐波效果越来越好、输出相线电压的谐波畸变率THD也呈快速下降趋势。最后建立了三电平变换器的实验模型,用实验室开发的电力电子数控开发平台控制异步电动机的变频调速。实验结果与仿真结果一致,证实了FSOLVE函数求解的正确性和DSP数控系统控制电机调速的方便性。

三电平逆变器SHEPWM的一种空间电压矢量合成算法

三电平逆变器的特定谐波消去脉冲宽度调制(SHEPWM)的开关角难于实时求解,而两电平的SHEPWM调制可由基本空间矢量SV组成的矢量序列实现。在三电平的空间矢量六边形所分解的两电平小六边形中,得出三电平SHEPWM所需的基本SV矢量切换状态表,推导基本SV矢量的作用时间,形成矢量序列,实现了三电平逆变器SHEPWM的一种电压矢量合成新算法,该算法中的开关角可通过基本SV矢量运算而直接生成且易于快速实现。

基于SHEPWM的三电平ANPC逆变器多目标控制策略

介绍了一种采用特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的三电平有源中点钳位逆变器控制方法。该方法在特定谐波消除调制基础上,可以有效地控制中点电压的平衡,抑制共模电压。通过对矢量化的开关序列的替换,在保证输出线电压不变的同时,实现中点电压平衡控制和共模电压抑制。根据三相电流的大小合理地选择开关切换时间,降低了开关损耗。最后,通过仿真和实验结果验证了该方法的可行性及有效性。

基于SHEPWM阶段控制的航空电磁发射波形研究

为保证低开关频率条件下发射电流质量,提出半周期镜像对称选择性谐波消除脉冲宽度调制(SHEPWM)阶段控制策略来平衡发射电流质量与开关损耗。基于发射电流及发射线圈阻感负载的时频域信息,建立半周期镜像对称SHEPWM阶段控制非线性超越方程组,利用神经网络递归算法求解出对应交变梯形波电流的开关时刻序列。仿真和实验验证表明:半周期镜像对称SHEPWM阶段控制策略在保证发射波形质量及探测精度的前提下,能有效降低开关损耗。

基于遗传学习人工蜂群算法的级联多电平逆变器SHEPWM研究

针对多电平逆变器的特定谐波消除脉冲宽度调制(SHEPWM)问题,引入遗传学习(GL)算法对人工蜂群算法(ABC)进行改进,避免传统人工蜂群算法易陷入局部最优、运算迭代速度慢和优化精度较差等问题,达到了优化开关角的目的。仿真结果表明,改进ABC-GL算法的开关角度值正确有效,消除了特定的谐波分量,提高了计算速度和精度。

Ⅱ型不对称CHB多电平逆变器SHEPWM功率均衡控制策略

针对直流侧电源电压比为1∶2∶4的Ⅱ型不对称CHB(ACHB)多电平逆变器特定谐波消除(SHEPWM)调制存在的各级联单元输出功率不均衡问题,对传统的SHEPWM调制进行改进,提出一种新的功率均衡控制策略。该策略利用Ⅱ型ACHB多电平逆变器输出相电压冗余的特点,对消谐方程组中基波幅值方程表达式进行等效拆分,不仅保证了逆变器输出相电压周期对称的电压波形以及实现各个串联H桥单元在一个输出周期内的功率均衡,而且通过多种群遗传算法得到消谐方程组的解,消除了特定的低次谐波,使逆变器输出高质量的电压波形。搭建了三单元十五电平Ⅱ型ACHB多电平逆变器实验平台,对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证。实验结果验证了该均衡策略的可行性和正确性。

基于特定谐波消除PWM的三电平有源中点钳位逆变器共模电压抑制方法

带电机负载的逆变系统中,降低逆变器输出共模电压的幅值对预防定子绕组绝缘击穿、延长轴承寿命和减小电磁干扰等具有重要意义。以三相三电平有源中点钳位型逆变器为研究对象,分析了三相特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)输出开关状态产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,研究了SHEPWM方法的中点电压自平衡特性,提出了一种改进的SHEPWM控制策略。该控制策略在不影响消除线电压特定谐波及保持中点电压自平衡特性的前提下,能有效降低逆变器输出的共模电压幅值。最后搭建了三电平有源中点钳位型逆变器仿真和实验平台,并对提出的控制策略进行验证,实验结果证明了控制策略的有效性。