三相-两相矩阵变换器的空间矢量调制策略及其实现

基于三相-两相矩阵变换器的三端输出拓扑结构提出了一种空间矢量调制策略,该策略采用间接变换技术,将矩阵变换器看成是虚拟整流和虚拟逆变的组合。着重分析了虚拟逆变环节,给出了具体的调制算法,并通过综合虚拟整流及虚拟逆变环节得到了矩阵变换器占空比的计算公式。基于dSPACE平台的实验结果表明,运用该调制策略的矩阵变换器可以获得相位相差90°的对称两相正弦输出电流和具有单位功率因数的正弦输入电流,验证了该调制策略的正确性和有效性。

基于扇区细分六相电压源逆变器全调制范围的空间矢量脉宽调制方法

基于12扇区的双Y移30°六相电压源逆变器(VSI)电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)存在逆变器开关次数较多、波形不对称、不利于数字化实现等问题。为解决这些问题,有学者提出24扇区的SVPWM方法,但没有涉及过调制。该文提出了一种基于扇区细分的六相SVPWM方法,将24扇区中的每个扇区进一步细分为5个区域。当调制度在0.5774~0.6221之间时,构造了谐波电压最小化的优化模型,采用外点法求解优化模型,使谐波电压得到有效抑制。与传统的12扇区SVPWM方法相比,相电压总谐波畸变率的平均值大约降低28%。当调制度在0.6221~0.6366之间时,构造了电压幅值差值最小化优化模型,使合成的相电压基波幅值略低于期望的基波幅值,但方法简单、计算量小。该方法可进一步拓展到多相电机系统,以提高系统运行性能。通过仿真分析和实验验证,验证了本文所提方法的正确性和实用性。

六相同步风力发电机双空间矢量脉宽调制电流脉动分析

双空间矢量脉宽调制(SVPWM)是六相同步风力发电机数字控制系统中最容易实现的一种调制策略,电流脉动是衡量调制策略电流波形质量与电机发热特性的重要指标。文中对双SVPWM调制电压矢量在矢量空间解耦坐标系中的映射特性进行分析,并指出电流脉动的原理。利用数值分析方法对单个基波周期内的谐波畸变因子(HDF)与电流脉动进行数学推导。利用最大脉动电流逆向推导的方法,得到电抗器选型参数,此选型方案简单快捷,无需繁琐的分步仿真分析。最后,通过仿真和实验结果与数值推导结果进行对比,验证了电流脉动数学推导与电抗器选型的有效性。

空间矢量脉宽调制在三相逆变电源中的应用（英文）

将电压空间矢量脉宽调制技术应用于三相逆变器控制系统中,详细介绍了简单SVPWM调制算法,设计了以TMS320F28335 DSP为处理器,以IGBT为功率器件的三相逆变电源数字控制系统。结果表明:该系统实现简单,具有较高的功率因数,能保证较好的供电质量。

两电平空间矢量脉宽调制的简化算法和电压谐波分析方法

传统的两电平空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法流程复杂,计算量较大。从传统算法的伏秒平衡方程出发,推导并求解了三相上开关器件脉宽时间所满足的线性方程组,提出了一种无需坐标变换和扇区判断的两电平SVPWM简化算法。该算法流程简单,计算量少,且在参考电压含不对称分量时仍与传统算法等价。在此基础上,针对采用同步SVPWM的两电平变流器,提出了一种电压谐波分析方法,给出了在不同零矢量分配方式下通用的电压谐波频谱计算公式,并定性分析了电压谐波的频谱分布特性。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提的两电平SVPWM简化算法和电压谐波分析方法的准确性。

基于准两电平的简化空间矢量脉宽调制算法

功率管直接串联技术和多电平技术是常见的两种降低逆变器中功率器件电压应力的方法,但前者需要复杂的均压电路来保证功率器件开关过程中的电压一致性,而后者则需要计算更多的矢量且需要通过算法减小中点电位波动。提出了一种基于准两电平的简化空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。将内管导通外管关断的状态作为输出电平切换时的中间状态而非一个特定的电压矢量,并将其融入SVPWM中。该方法结合了两种拓扑的优势,采用电路更为简单的多电平拓扑来降低功率器件的电压应力,同时简化了空间矢量调制过程,使其计算量减小且无需通过算法平衡中点电位。在此分析了所提准两电平SVPWM的实现方法与优点,并通过仿真与实验验证了所提简化调制方法的可行性。

五相直线电机混合空间矢量脉宽调制控制策略

直线电机能实现直接直线传动,不存在中间转换传动装置,转换效率高,且相较于传统旋转电机不存在离心力的约束,在工业中应用广泛。为进一步提高系统推力密度,以五相直线电机为研究对象。搭建五相直线电机离散域解耦控制数学模型,并针对传统五相直线电机单空间矢量脉宽调制控制策略运行性能差、系统谐波含量高的问题,提出一种五相直线电机双混合空间矢量脉宽调制控制策略。通过引入额外电压矢量,合理分配电压矢量作用时间,能有效抑制谐波,提升电机运行性能。仿真与实验均充分验证了所提五相直线电机双混合空间矢量脉宽调制控制策略的有效性及优越性。

基于共模电压抑制的六相电机空间矢量调制

为了解决双Y移30°六相电机与逆变器组构成的系统中存在共模电压的问题,提出一种新的六相电机空间矢量脉宽调制方法以有效降低共模电压的幅值和变化频率.利用三相解耦PWM(pulse width modulation)算法将六相电压源逆变器的电压矢量分解到两个三相电压源逆变器中,得到和六相矢量空间解耦(vector space decomposition,VSD)方法近似的控制效果,再利用无零矢量PWM调制方法分别进行合成.对仿真结果的分析表明,保证了较好的电流、转矩和转速性能情况下,共模电压峰值为直流母线电压的1/6,共模电压的变化频率也显著降低.

基于零序电压谐波注入式脉宽调制的五相永磁电机直接转矩控制

五相永磁电机传统直接转矩控制(direct torque control,DTC)方法存在转矩与磁链脉动过大以及相电流谐波畸变率较高的问题,而利用空间电压矢量调制技术的改进型DTC的推导及实现又较为复杂。为解决上述问题,该文提出一种简易的五相永磁电机直接转矩控制策略。该策略引入了与空间电压矢量调制技术等效的基于零序电压谐波注入式脉宽调制技术,可在保持电机良好动态响应性能的同时,有效减小电机的转矩和磁链脉动,并大幅降低相电流的3次谐波含量。此外,该方法可使控制过程中的计算得到很大程度简化,易于在数字控制器中实现。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性及所提控制策略的可行性。

两相饱和介质半无限空间位错位移场

弹性位错理论是研究地震震源正演和反演的重要工具之一 .单相介质位错理论求得的地面变形场是稳定的、不变的 ,而实际地震后的地面变形场是变化的 .本文利用集中力作用下无限空间中两相饱和介质Green函数的柱函数表达式 ,通过弹性运动方程积分解的Helmholtz方程的Hansen矢量变换 ,再叠加自由表面影响场的方法求得两相饱和介质半无限空间位错位移场 .本文结果结合Nur的DD模式 ,在进水排水的假说下能解释地震后地面变形场的变化 .

双Y移30度六相PMSM的空间矢量控制

针对普通的正弦波脉宽调制(SPWM)技术在双Y移30度六相永磁同步电动机(PMSM)中谐波过大的问题,为了有效分析电机的谐波电流,建立了双Y移30度六相永磁同步电动机的数学模型,利用电压矢量空间解耦的方法,通过标准基向谐波基的转化,将六维空间的永磁同步电动机模型解耦至3个相互垂直的平面上,在此基础上提出了两种新颖的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,详述了两种技术中电压矢量的选择方法和时间计算方法。构造了基于定点数字信号处理器TMS320F2812的7.5KW双Y移30度六相永磁同步电动机控制系统。通过实验验证了提出方法的正确性和可行性。

基于定子单相开路故障的六相空间矢量PWM

双Y移30°六相感应电机出现定子单相开路故障后,转矩和转速的脉动会增大。为减小脉动,提出一种具有容错能力的六相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。将出现开路故障的那套绕组的星形结点与逆变器直流母线中点连接;将32个定子绕组电压列矩阵通过一个新的五维正交矩阵,映射到d-q平面、z1-z2平面,得到32个基本矢量;通过优化模型构造出6个辅助矢量和一个等效零矢量,它们在z1-z2平面都为零;参考矢量由辅助矢量和等效零矢量来合成,参考矢量在z1-z2平面为零能抑制谐波电压,在d-q平面的轨迹为圆形能使转矩平稳。仿真和实验结果表明,有容错SVPWM转矩和转速的脉动范围分别是无容错SVPWM的30%和25%,有效提高系统的缺相运行性能。

五相电压源逆变器最近四矢量最小谐波电压调制方法

为了优化五相电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)空间矢量调制的输出电压,降低输出电压的谐波分量,减少在五相电机所产生的谐波电流,降低电机运行噪声,提出一种谐波电压最小的最近四矢量五相空间矢量调制算法。通过引入合成基本矢量的方法,在三次谐波子平面对谐波电压进行数学分析,得到了最小谐波电压的调制算法。在最近四矢量的正弦调制区,选取合适的合成基本矢量,可使相电压谐波成分抑制为零;在非正弦过调制区,通过谐波最优解来求出空间矢量所在扇区的两合成基本矢量的大小,实现最小谐波的空间调制算法。通过仿真和实验,同两矢量和改进四矢量调制算法进行比较,仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性和可行性。

五相空间矢量PWM技术

为了突破功率元器件对三相异步电机变频调速系统容量的限制 ,通过对三相异步电机相数的扩展得到了多相异步电机 .在三相空间矢量脉冲宽度调制 (PWM )的基础上 ,提出一种适用于五相异步电机变频调速系统的五相空间矢量PWM控制技术和调制方法 .通过Matlab/Simulink进行计算机仿真 ,得到较高的电压调制比和良好的电流波形 .五相空间矢量PWM技术可以应用到五相异步电机变频调速系统中 ,并能够提供较好的控制性能 .

基于速度阻尼的两相步进电机矢量控制

两相混合式步进电机因其齿槽结构、反电动势和绕组电感的影响,转速在达到稳态时仍有细小波动。针对电机控制精度问题,课题组提出了一种速度自适应PI控制器,并在速度自适应PI基础上结合速度阻尼控制来改善电机的稳态波动;同时采用两相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略,从电流环降低相电流纹波和谐波含量。仿真结果表明在电机速度达到稳态时,速度基本稳定无振荡。课题组提出的方法解决了步进电机超调大、响应慢和平滑速度等控制难题。

两电平空间矢量的硬件实现

针对空间矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)硬件实现的特点,提出了一种适合硬件实现的空间矢量调制算法。该算法利用空间矢量图的几何对称性把矢量调制算法的计算集中在一个扇区内完成,有效减少了矢量调制的计算量并降低了算法对硬件资源的要求。在Quartus Ⅱ 6.0开发平台中完成空间矢量算法的全硬件实现设计。最后,在单片可编程逻辑阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)芯片内实现全硬件空间矢量算法,并在功率电路中予以验证。实验结果证明了两电平空间矢量调制硬件实现的正确性。

五相永磁同步电机空间矢量PWM控制系统MATLAB仿真

随着电子控制技术不断推动进,传统三相电机已经不能够满足低压大功率的需求,各大研究所和企业展开了多相电机的研究。以五相永磁同步电机为研究对象,分析和研究了空间矢量脉宽调制控制算法,建立了五相永磁同步电机控制系统,并在MATLAB中建立仿真模型,验证了空间矢量脉宽调制控制算法在五相永磁同步电机中控制的可行性。

基于SVPWM的五相永磁同步电机两相开路故障容错控制策略

针对五相永磁同步电机(PMSM)发生两相开路故障的情况,提出一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的容错控制策略。该控制策略通过对六个扇区的划分和六个非零电压矢量的重构来实现参考矢量的合成,同三相PMSM在正常工况下的SVPWM方法相似,计算简单,易于实现。利用该容错控制策略,可以在保证平均转矩的同时,大幅减小由定子绕组开路故障引起的转矩脉动,使五相PMSM在故障状态下的运行性能得到明显改善,有效提高调速系统的可靠性。仿真和实验结果表明采用该容错控制策略能够实现五相PMSM驱动系统在两相开路故障下的高品质运行。

基于DSP28335的七相逆变器空间解耦SVPWM方法研究

七相变频调速系统因缺相运行更具有代表性故近年来受到关注,本文以DSP芯片TMS320F28335为处理器,提出了三类七相电压型逆变器SVPWM调制方法,其中I类算法相当于三相SVPWM算法在七相系统的简单扩展,计算量小,但其相电流谐波含量大;II类和III类SVPWM分别采用空间解耦的思想,通过调整电压矢量的作用时间和顺序,尽量减小三次和五次谐波子空间合成矢量,从而分别达到消除3次谐波以及同时消除3次和5次谐波的目的。本文对三类调制方法的原理、DSP实现过程、消除谐波效果分别进行了仿真分析和实验验证,同时本文提出的基于DSP28335的SVPWM调制方法可以方便地扩展到m(奇数)相系统。

消除谐波电流的七相感应电机矢量控制

为了实现对七相感应电机磁链和转矩控制,同时消除定子谐波电流,根据减小空间解耦模型谐波子空间中合成电压矢量的原理,提出了3种消除定子谐波电流的方法,即3次谐波子空间合成矢量为0的SVPWM(space vector pulse width module)A法、3次及5次谐波子空间合成矢量同时为0的SVPWM B法和通过电机闭环控制的UVM(unified voltage module)C法.采用负载调速实验验证了3种控制方法对七相感应电机磁链和转矩的控制效果.结果表明:SVPWM A法和SVPWM B法,在调制深度和转速调节过程中,依靠调整施加矢量顺序和作用时间来实现消谐,效果不理想;UVM C法通过增加谐波子空间电压为0的约束条件,实现闭环控制,消除谐波电流效果较好,在基波含量为52.5 dB情况下,3次和5次谐波含量很低,仅为17.8和9.8 dB.