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。

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。

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。

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。

一种应用于三相PWM整流器的空间矢量脉宽调制优化算法及谐波计算

为解决传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术步骤烦琐、计算量大及占用微处理器资源多等不足,提出一种在复平面坐标系下,利用三相电压幅值及其简单四则运算即可得到各相占空比的优化SVPWM算法,极大地减小了计算量并简化了计算过程。在此基础上,针对电压型PWM整流器(VSR)网侧存在电压谐波庞杂且不易抑制等问题,采用傅里叶分析推导出在载波比和调制度变化时,仍可定量计算输出相电压各次谐波的表达式,并通过三相VSR双闭环矢量控制模型验证了该优化算法有效性,得出相应的谐波电压分布规律,为网侧滤波器的设计提供了依据和指导。

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。

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。

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。

基于空间电压矢量脉宽调制的单位功率因数整流器

文章对文献 [1]中提出的 SVPWM控制方案进行了改进 ,并详细分析了系统在整流状态下的工作模式及控制算法的推导 ,从理论上验证了改进后的简单控制算法具有可行性。同时 ,这种控制算法亦能使整流系统的能量双向流动 。

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。

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.

基于分类算法的空间电压矢量PWM过调制策略研究

在电压源型PWM逆变器中使用过调制技术可以提高电压利用率。本文采用了一种基于分类算法的SVPWM过调制技术。该方法仅需要简单的线性计算,就可实现线性SVPWM和六阶梯波之间的线性平滑过渡,并且可有效补偿六边形外电压矢量损失,避免了传统SVPWM算法中大量的三角函数运算和求根运算,节省处理器运算时间。MATLAB仿真结果验证了该算法的有效性和正确性。

一种快速实用的电压空间矢量脉宽调制算法

在分析电压空间矢量调制基本原理的基础上,从SVPWM和SPWM的内在联系出发提出了一种电压空间矢量调制的新型算法。该算法无需进行坐标变换和扇区判断,只需普通的四则运算,非常便于计算机实现。

改进的五相电压源逆变器SVPWM算法

根据五相系统基波空间的大空间电压矢量在三次谐波空间相应地变成小空间电压矢量的特点,在五相电压源逆变器最近四矢量SVPWM算法的基础上,提出了一种改进的SVPWM算法。新算法能够同时合成基波空间和三次谐波空间的参考电压矢量。以电压源逆变器供电的五相永磁同步电机的驱动系统为例,搭建了基于Simulink的仿真模型,仿真结果表明:采用改进的SVPWM算法能够同时控制定子基波和3次谐波电流,定子电流近似于平顶波,定子电流峰值降低,电机性能得到提高。

五相逆变器的空间矢量PWM控制

多相逆变器由于电压矢量的增加,其空间矢量PWM(SVPWM)控制同三相电机相比具有更大的灵活性,文中通过对五相逆变器电压矢量空间的分析,认为多相逆变器空间矢量PWM 控制的线性调制范围及形成的电机定子磁通要优于三相电机。根据五相逆变器的结构特点,在传统的最近两矢量SVPWM(NTV-SVPWM)控制的基础上,提出了两种新的五相逆变器SVPWM 控制方式:最近四矢量SVPWM(NFV-SVPWM) 控制和最小开关损耗SVPWM(MSL-SVPWM)控制。推导了3 种控制方式下的目标输出电压函数及波形,通过对比分析,认为:NTV-SVPWM控制含有较大的低次谐波,不适宜用于多相控制;NFV-SVPWM 控制的输出谐波最小,MSL-SVPWM 控制的开关损耗最小,分别适用于低调制指数和高调制指数工作区。利用MATLAB 对五相同步电机调速控制系统进行了仿真研究,仿真结果验证了上述结论。

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。

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NPC型三电平变流器虚拟空间矢量调制策略的快速算法研究

在NPC型三电平变流器的调制策略中,虚拟空间矢量调制策略(Virtual Space Vector PWM,VSVPWM)是一种全调制度系数和全功率因数中点电压无波动的调制策略,但该调制策略的具体实现过程较为繁琐。分析了VSVPWM策略的基本原理,在此基础上提出了一种三电平VSVPWM策略的快速等效算法-各相电平作用时间计算法,这种快速算法不需进行传统三电平VSVPWM的复杂运算,更易于数字化实现。仿真和实验验证了文中理论分析的正确性。