中点钳位H桥五电平逆变器空间矢量脉宽调制方法研究

介绍了二极管中点钳位(NPC)H桥五电平逆变器的拓扑结构及其工作原理,提出了一种新的适用于五电平逆变器的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法.该算法利用12条规则来判断参考电压所在位置,为避免逆变器在扇区切换中输出矢量突变,采用了使两相邻小三角形区域输出矢量变化方向相反的方法.结果表明,本文提出的SVPWM算法是正确且有效的,与传统的SPWM方法相比,逆变器输出线电压的谐波含量明显减少,其基波电压的幅值也得到了明显的提高.

五相电压源逆变器的空间矢量脉宽调制方法研究

为提高五相电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)的直流母线电压利用率,减少输出相电压中所含的谐波分量,提出一种改进的基于最近四矢量的五相VSI空间矢量脉宽调制算法。根据调制系数的不同,将整个调制范围分为正弦调制区和非正弦调制区。在正弦调制区,通过合理分配空间矢量的作用时间,使得输出相电压为标准正弦波形,不含有任何谐波成分;在非正弦调制区,通过对谐波子空间内的电压矢量进行优化控制,在进一步提高直流母线电压利用率的同时,保证输出相电压中所含谐波分量更少,使逆变器工作在最优状态。仿真和实验结果验证了所提算法的正确性和可行性。

五段式与七段式空间矢量脉宽调制下永磁同步电机高频噪声对比分析

为探明分别采用五段式与七段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电动汽车驱动用永磁同步电机以载波频率为中心频率的阶次噪声差异,首先分析了永磁同步电机径向电磁力的时空特性,然后对径向电磁力进行仿真并对结果进行二维时空分解,最后对采用2种SVPWM控制的电机进行了振动噪声测试,识别出对电机高频噪声贡献较大的噪声阶次。通过对比发现,电机采用七段式SVPWM控制时,在转速530~9 000 r/min范围内0阶、8阶、-8阶噪声幅值分别降低21.21 dB(A)、9.21 dB(A)、12.65 dB(A),试验结果与理论、仿真结果的一致性较好。

双重d-q空间下五相电压源逆变器空间矢量脉宽调制死区效应分析与补偿

电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)受到死区效应以及开关暂态过程等非线性因素的影响,导致负载电机定子相电流中含有低次谐波,畸变率较大。针对五相VSI系统,在分析其双重d-q子谐波空间及电压矢量空间状态分布的基础上,进行空间矢量脉宽调制算法死区效应的研究。然后,以五相永磁同步电机矢量控制算法为例,根据仿真中设置不同的死区时间得到的电压谐波含量,验证理论分析的正确性,同时对其电流控制方案进行改进,实现双重d-q空间下的谐波电流闭环抑制,从而对VSI系统死区效应进行补偿,达到了消除电机电流中低次谐波的目的。计算机仿真和硬件在环半实物实验结果均验证了该方案的正确性和有效性。

基于虚拟电压矢量的五相电压源逆变器空间矢量调制算法

在多相电机驱动系统中,逆变器控制和调制算法引起的共模电压将会产生电磁干扰,从而影响系统正常工作、损坏电机定子绕组绝缘,降低电机使用寿命等;五相逆变器输出电流低次谐波将会导致定子铜耗增加,转矩脉动变大,影响电机控制性能。因此,为抑制输出电流中所含的低次谐波分量,并减小共模电压,提出一种基于虚拟电压矢量的五相电压源逆变器空间电压矢量脉宽调制算法(virtual voltage vector based space vector pulse width modulation,V3-SVPWM)。首先,根据伏秒平衡原理,选择相邻4个大矢量按照特定占空比合成有效虚拟电压矢量,选择2个方向相反的大矢量合成虚拟零矢量。然后,使用虚拟电压矢量合成参考电压,计算过程简单,便于数字实现。最后,将所提算法与最近2矢量SVPWM(near-two vectors based space vector pulse width modulation,NTV-SVPWM)和最近4矢量SVPWM(near-four vectors based space vector pulse width modulation,NFV-SVPWM)进行仿真和实验对比研究,验证所提算法的正确性和有效性。

NPC逆变器混合四段法与六段法的空间矢量调制策略

针对传统的空间矢量脉宽调制SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)方法计算量大且扇区判断复杂,控制器计算工作量大这一问题,研究一种基于60°坐标系和新型混合段法调制的SVPWM。该方法采用四段法与六段法结合生成所需的空间矢量调制波形,通过改变电压调整系数对P型N型O型单位矢量进行调整,进而降低电容中点电压的不平衡程度。仿真结果表明,该方法可省去扇区判断过程,协调中点电压漂移和偶次谐波消除的不足,THD缩小为31.08%。

基于DSP的优化空间矢量脉宽调制研究

提出了一种新颖的便于DSP数字实现的五段法SVM算法,对各扇区开关信号及其形成原理进行了详细讨论,给出了其余算法流程的简洁结论和此算法的双重傅里叶分析。在不同载波比N和调制度M下,用MATLAB软件对五段法SVPWM调制波信号、直流电压利用率及输出电压谐波等进行了仿真分析研究,得到了影响SVPWM总体性能的几个主要因素。在TMS320F2812 DSP上实现了此算法,验证了理论分析及仿真结果。

五相逆变器非正弦双随机空间矢量脉宽调制策略

为改善五相逆变器非正弦供电的高频性能,提出一种五相空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,即基于随机开关延时-随机零矢量分配的非正弦双随机SVPWM算法。该调制方法根据最近四矢量SVPWM算法,在基波子空间和3次谐波子空间分别合成参考电压矢量,确定占空比和开关动作,并保持采样频率不变,将与采样时刻对应的开关动作在一定范围内随机延时,同时将插入的零矢量作用时间进行随机分配,从而实现开关频率和对称脉冲位置的双随机。仿真和实验结果表明,该调制方法实现了在不影响基波和3次谐波输出的前提下对高次谐波幅值的削弱,达到了谐波分散的目的。

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。

一种基于零矢量调节的五桥臂逆变器调制方法

针对五桥臂逆变器传统调制方法存在的电压利用率低、有大量电压反向脉冲、开关损耗大等问题,提出一种基于零矢量调节的调制方法,该方法借鉴空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,通过调节整合两逆变器的零矢量分布,统合考虑公共桥臂脉宽需求,使其同时满足两台交流电机的需求。仿真和实验结果表明,该方法能实现两台交流电机在不同转速下的独立控制,且与传统调制方法相比,逆变器的电压利用率可提高一倍,电压反向脉冲和一个采样周期内开关动作次数均显著减少,从而验证了所提方法的有效性。

嵌套式中点可控型五电平变换器新型空间电压矢量调制策略

针对嵌套式中点可控型（nested neutral point piloted,NNPP）五电平变换器电容电压平衡问题,提出一种基于gh坐标系的五电平NNPP变换器新型空间电压矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）算法。同时,给出悬浮电容电压平衡和直流侧中点电压平衡控制策略。通过选取各相输出电平对应的冗余开关组合,实现悬浮电容电压平衡。根据中点电压波动模型,提出一种基于开关序列优化（switching sequence optimization,SSO）的中点电压平衡控制策略。采用五段式开关序列设计,建立目标函数,根据中点电压偏差,对开关序列进行动态选择,选取最优开关序列。最后搭建了五电平NNPP变换器实验样机,稳态和动态实验结果验证了所提新型SVPWM算法和电容电压平衡控制策略的有效性。

一种双输出准五电平逆变器及其VSVPWM算法

提出一种新型的三相双输出准五电平逆变器(dual-output quasi-five-level inverter,DO-FLI)拓扑结构,DO-FLI可以实现两组频率和幅值可调的交流电压输出。DO-FLI是基于T型四电平转换器而改进的;在T型四电平转换器上共增加了3个开关和6个箝位二极管,并将直流侧的1:1:1电源转换为1:2:1直流电源,形成了新的拓扑结构。由于DO-FLI直流侧电源的不对称性,会缺失部分输出矢量,这将导致开关频率的增加。为了降低开关频率,提出了一种虚拟空间矢量脉宽调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)的调制策略,并与分时调制思想相结合,实现了对两级逆变器的单独调控。实验和仿真结果的正确性说明了调制策略的有效性和所提拓扑结构的可行性。

基于EPLD的全数字式空间电压矢量脉宽调制器

以空间电压矢量脉宽调制方法为理论基础 ,讨论了一种基于EPLD的新型全数字式空间电压矢量脉宽调制器 ,实现了变频控制 .该方案以其良好的性能价格比 。

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。

基于空间电压矢量的有源中点箝位型五电平逆变器母线中点电压平衡问题的研究

有源中点箝位型五电平(active neutral-point-clamped five-level,ANPC-5L)变换器与三电平相比,具有输出电压等级较高、输出功率更大、电流谐波含量较低等特点,在高压大功率领域具有较高的研究价值。以ANPC-5L变换器作为研究对象,采用空间电压矢量脉宽调制控制算法,通过分析ANPC-5L变换器的单相拓扑结构及其工作原理,针对不同开关状态下的ANPC-5L变换器的母线中点电压的波动模型进行研究分析,得出了平衡母线中点电压偏差的公式及ANPC-5L变换器中点电位的平衡域曲线。以此为基础,提出一种有效平衡中点电压的控制方法,通过选择参考电压矢量所在三角形的开关序列及同时控制复用矢量的作用时间之比,实现了悬浮电容电压与中点电压的解耦和平衡控制,最后通过实验进一步验证了控制算法的正确性和有效性。

基于调制函数的五相电压源逆变器SVPWM算法

针对五相电压源型逆变器(VSI)空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)算法中计算量大、运算复杂和实时性差的问题,提出一种基于调制函数的五相SVPWM等效算法。根据PWM算法中调制波和载波相比较的对称规则采样思路,在判断参考电压矢量所在扇区之后,直接计算出五相PWM信号的调制函数;当出现饱和现象时,利用简单的限幅操作取代传统算法中的除法运算。理论分析结果表明,所提出的等效算法避免了复杂的坐标变换和三角函数运算,能够有效提高计算精确度和速度。实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

基于加权路径内点法的六相电机SVPWM四矢量调制方法

为抑制双移30°六相电机的谐波电压,减小电机系统的谐波损耗和运行噪声,提出一种基于加权路径内点法的SVPWM四矢量调制方法。当调制度处于0.577～0.622时,该方法在基波平面的每个扇区选择四个相邻的最大电压矢量,以四个矢量的作用时间为优化量,四个矢量在谐波平面上合成的电压矢量最小为目标函数,四个矢量在基波平面上跟踪期望电压矢量为约束条件,采用加权路径内点法得到最优解。在调制度为0.6时,仿真结果表明,与现有方法相比,所提方法使相电压的THD由5%降低到3.36%。实验结果表明,本文方法使相电压的THD由21.53%降低到14.14%。内点法有效地抑制了逆变器的谐波电压,并减小电机的谐波电流,降低系统的运行噪声。该方法可扩展至多相电机系统,用于抑制谐波电压,提高系统运行性能。

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 .

一种新型五电平SVPWM调制方法的研究与实现

在交流电动机调速领域,大功率变换器得到越来越广泛的应用。为了改善器件开关损耗和输出电压谐波特性,本文分析了NPC/H型多电平逆变器的工作原理,研究基于五电平的空间矢量调制方法,实现了一种改进的三段式PWM算法。与传统的七段式调制算法相比,该新型算法能够有效地降低功率器件的实际开关频率,减少逆变器输出电压谐波,提高系统效率。该调制方法原理简单,通用性强,在工业、运输等多电平逆变器领域有着广泛的应用前景。