基于FPGA的三电平风电变流器三维空间矢量调制算法

将三电平变流器拓扑应用于风电系统中可有效提高整机效率,降低电压应力,具有诸多优势。传统三电平空间矢量调制算法计算繁琐,在数字控制系统中需占用大量资源,降低了系统性能。本文针对三电平二极管中点钳位式变流器的三维空间矢量调制算法进行了研究,采用三维坐标系进行矢量计算,避免了传统空间矢量调制算法中烦琐的计算。基于现场可编程门阵列(FPGA)实现了这一算法,实验结果验证了算法的正确性。

NPC三电平逆变器容错拓扑及其控制研究

研究了二极管中点钳位(Neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的容错拓扑及其控制问题,以保证NPC逆变器在发生器件故障时,仍然能够继续工作。在基本的NPC逆变器中增加一个不对称桥臂,并将其中点用双向可控开关连接到每相负载。为消除输出相电压的低次谐波含量,该桥臂采用SPWM控制方法代替传统的方波控制方法。当检测到NPC逆变器某相器件出现故障时,控制双向可控开关将故障相的负载连接到新加入的不对称桥臂中点。与以前文献提出的容错拓扑相比,在获得相同效果的情况下,提出的拓扑具有使用器件及其驱动电路数量少、电路成本低等优势。仿真和实验结果表明,所提出的NPC逆变器容错拓扑能够在容错控制后保持三相平衡工作,同时不降低原电路的输出功率,电路的可靠性得到很大提高。

基于动态空间矢量的三电平逆变器不连续调制策略

针对不连续调制策略下二极管钳位式三电平逆变器中点电位波动难以抑制的问题,提出一种动态空间矢量不连续调制策略。该策略通过实时检测逆变器上下电容电压,生成动态空间矢量,进而精确合成参考矢量,有效降低中点电位波动带来的输出波形畸变。采用基于gh坐标系及奇偶扇区转换的方法,避免空间矢量动态化带来的调制算法复杂度问题。为消除中点电位偏移,提出实时切换对中点电位具有相反作用的开关矢量序列的方法。最后给出基于误差电流矢量的调制策略评价方法,从理论上验证了所提的动态空间矢量调制的优势。仿真和实验结果进一步验证了本文所提方法的有效性。

基于NPC的3D-SVPWM整流调制策略

为了优化三电平全功率变流器的调制策略,在二极管中点钳位型变流器NPC的基础上,分析了NPC的空间矢量脉宽调制SVPWM算法,并在该算法的基础上将二维αβ空间矢量转换到三维立方体空间矢量,分析NPC的三维空间矢量脉宽调制3D-SVPWM算法,运用PSIM仿真软件对NPC变流器整流部分进行了仿真。仿真结果验证了在NPC使用3D-SVPWM调制策略的有效性。

基于SVPWM的NPC三电平逆变器简化MPC算法

NPC(二极管中点钳位型)三电平逆变器的传统控制方法由于零矢量参与调制或滚动优化,无法有效降低CMV(共模电压),且计算量大。针对上述问题,提出了一种基于SVPWM(空间矢量脉宽调制)的简化MPC(模型预测控制)算法。首先归一化控制输出电压,通过符号判断和逻辑运算确定所在扇区,将单个周期寻优的27个矢量降阶为10个,解决了计算复杂问题。然后,构建包含中点电位偏差、CMV抑制和开关频率在内的多目标优化函数,滚动寻优最佳矢量作用逆变器,实现CMV的最小化,且开关频率保持恒定。最后,实验验证该方法在相同的硬件条件下能以较少的时间控制多个目标,实现资源的最大化利用。