单相级联整流器开路故障诊断和容错均压空间矢量脉宽调制算法

针对单相级联H桥整流器(CHBR)的功率开关器件存在的开路故障问题,研究一种开关管开路故障的快速诊断算法,以及针对开关管开路故障的容错均压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。首先,该文分析单相CHBR功率开关管开路故障时电流流通路径的变化,建立电流误差变化率的分析模型,并提出一种基于电流误差变化率的快速诊断算法。该算法可以快速且准确地定位到故障开关管,且易于在程序中实现。其次,该文提出一种故障容错均压SVPWM算法,该算法在开关管开路故障时利用冗余矢量和冗余开关状态可以使系统在发生故障时仍然可以正常运行,并且各模块间的直流电压也能保持均衡。最后,通过仿真和实验验证了该文所提算法的可行性。

单相多电平逆变器空间矢量调制技术及其应用

将空间矢量调制引入单相多电平逆变器之中,提出了单相多电平空间矢量调制技术。根据单相多电平逆变器的一般模型,给出了其空间矢量图,推导了单相多电平空间矢量调制技术的调制原理。以混合级联七电平逆变器为例,采用单相多电平空间矢量调制,实现了两种调制算法的仿真和试验。仿真和试验结果表明,单相多电平空间矢量调制技术将复杂的开关状态组合抽象为简单的电压空间矢量,可以灵活地利用开关状态的冗余得到满足实际需要的调制算法,具有算法简单、容易实现、通用性强等优点。

二极管钳位型单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法

对单相二极管钳位型对称三电平逆变器和一种新型单相不对称三电平逆变器两种拓扑进行研究,提出一种适用于这两种拓扑结构的单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。该方法将单相空间矢量图分为4个区间,根据伏秒平衡原理,利用区间内的两个电压矢量实现对输出参考电压矢量的合成。提出根据负载电流方向和直流侧电容电压偏差的大小,来调整正负小矢量的作用时间的五段式脉宽调制方法,实现单相对称三电平逆变器直流侧电容中点电位的精确控制,减小开关器件的频率。在该调制方法下,新型不对称逆变器允许开关速度较快的器件和耐压值较高的器件工作在一起,结合了这些开关器件的特点。对两种单相三电平逆变器进行分析比较,并在两种拓扑上对本文所提SVPWM方法进行仿真和实验验证。

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。

基于虚拟空间矢量的中点平衡混合调制策略

针对二极管箝位型三电平逆变器(NPC)的中点电压不平衡问题,首先分析中点电位不平衡的成因与影响,其次针对基于冗余小矢量的中点电位控制方法无法在高调制比区域抑制中矢量所导致的中点电位波动问题,提出一种基于虚拟空间矢量的中点电位混合调制策略。该方法在低调制比区间采用电荷守恒法,在高调制比区间引入虚拟空间矢量调制,并采用模糊控制器对虚拟小矢量的系数进行调节,使其具备闭环反馈控制的能力,能有效抑制中点电位的偏移。仿真实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

单相级联型多电平逆变器一维空间矢量调制方法

电压空间矢量脉宽调制算法在应用于多电平变换器场合时存在计算复杂、扩展性差的缺点。针对单相级联型多电平逆变器,结合错时采样原理,提出一种简化一维空间矢量调制算法。通过简单运算可以得到一维电压矢量的选取和相应的作用时间,并合理选择优化的开关导通序列,同时利用冗余开关状态实现死区,有效地避免了桥臂直通的危险。仿真和实验结果证明了本文提出调制方法的正确性和可行性。

电容钳位型单相不对称三电平逆变器及其空间矢量脉宽调制方法

本文提出一种适用于电容钳位型单相不对称三电平逆变器空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)方法。该方法将单相空间矢量图分为4个区间,根据伏秒平衡原理,利用区间内的两个电压矢量实现对输出参考电压矢量的合成。为了滤除输出电压中所含有的谐波,获得更接近正弦波的波形,采用的LC滤波器去滤除输出电压中含有的谐波,并给出了LC参数的设计方法。仿真结果证明,所提逆变器及其SVPWM控制方法具有良好的性能。

单相Z源三电平中点钳位逆变器空间矢量调制方法

研究了一种单相Z源三电平中点钳位(NPC)逆变器。提出了一种适用于该单相Z源三电平NPC逆变器的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,实现了逆变器的升压输出。根据负载电流方向和直流侧分压电容电压偏差的大小,通过调整正负小矢量的作用时间,实现了直流侧分压电容中点电位的平衡控制。仿真结果验证了该单相Z源三电平逆变器及其空间矢量调制方法的有效性。

多电平逆变器新型空间矢量调制算法

多电平逆变器空间矢量调制过程繁琐,基于参考电压分解理论,提出了一种适用于任何电平数逆变器的新型空间矢量调制算法。该调制算法将六个扇区内参考电压归一化至第一扇区,然后将参考电压直接分解至两电平,代入两电平空间矢量调制算法计算矢量作用时间,由两电平开关状态作用顺序进行反修正得到第一扇区等效开关状态,再经过反归一化获得六个扇区内开关状态作用顺序。实验结果验证了算法的可行性和有效性,且调制过程简单,易于实现,占用处理器资源少,实时性高。

一种新型级联多电平单相空间矢量调制研究

采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的级联H桥多电平逆变器,由于电压矢量数目过多,导致PWM发波时间计算困难及电压矢量选择复杂。对此研究了一种优化单相空间矢量级联多电平控制算法,将二维坐标空间矢量映射到一维坐标轴上,并根据对称原则选择扇区矢量,减少级联单元输出功率不平衡率,计算结果表明采用新的SVPWM算法可实现功率单元均衡输出。实验结果表明,所研究的算法实现了单相级联多电平SVPWM的简化,输出电压波形畸变率较小。

模块化多电平逆变电路的调制算法研究

针对永磁同步电机传统三电平逆变电路无法满足高压场景的问题,采用空间矢量脉宽调制算法对模块化多电平逆变电路进行调制分析,观察其输出电压波形。然后针对模块化多电平逆变电路各相之间容易出现环流现象,对电容电压平衡控制算法进行简化。在Matlab/Simulink中搭建模型仿真,观察和分析模块化多电平逆变电路的输出电压,实验结果验证了采用空间矢量脉宽调制算法对改善模块化多电平逆变电路的输出特性的有效性和简化后的电容电压平衡控制算法具有稳定性。

基于SVPWM调制策略的T型三电平逆变器研究

针对T型三电平逆变器在新能源发电领域的广泛应用,分析了T型三电平逆变器的结构和工作原理,阐述了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)策略的思想,详细介绍了参考电压矢量位置判断、基本矢量作用时间计算和基本矢量作用时序生成三个步骤的实现方法.借助Matlab/Simulink软件搭建了基于SVPWM调制策略的T型三电平逆变器的仿真模型,仿真结果验证了仿真模型的正确性和SVPWM调制策略的有效性.

一种新型三电平变换器中点电压平衡调制策略

在大功率轨道交通装备领域中,三电平变换器因具有众多优点,在实际中得到广泛应用,但是也存在中点电压不平衡这一固有问题。为解决三电平中点箝位(NPC)型变换器存在的中点电压不平衡问题,减少输出相电流畸变情况,提高系统运行稳定性,文章提出了一种基于分析中点电荷量的双自由度新型中点电压平衡调制策略。该调制策略首先从数学分析的角度介绍了三电平变换器直流侧中点电压不平衡问题的原因;之后分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术中,电压矢量输出序列对中点电压的影响;最后基于上述分析结果,改进传统的电压矢量输出序列,并基于改进序列的特点提出了一种新的双自由度中点电压平衡调制策略,通过双自由度的平衡因子调节作用时间。理论上,所提出的新型调制策略具有更多可控电荷量,相较于传统方法具有更良好的控制效果;仿真和试验结果验证了所提的新型调制策略对中点电压的控制效果具有更好的快速性和稳定性。综上所述,文章所提的新型双自由度调制策略可更有效解决三电平变换器存在的中点电压不平衡问题。

中点钳位型H桥级联单相逆变器新型空间矢量脉宽调制方法

通过对中点钳位型H桥级联单相逆变器开关状态分析,得到了27种有效开关矢量。提出一种适用于该拓扑结构的单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法,该方法将单相一维空间矢量图分为8个区间。根据期望电压矢量幅值和矢量所在区间以及上一个开关周期的终止矢量进行输出脉冲合成类型判断,并基于开关次数最小原则提出3种矢量合成规则。根据伏秒平衡原理对每种脉冲类型的矢量作用时间进行了计算。提供一种兼顾电压均衡、开关次数最小和开关器件均衡利用的冗余矢量使用法则。利用DSP和FPGA芯片实现所提出的算法。仿真和实验验证了提出调制方法的正确性和可行性。

新型模块化多电平换流器空间矢量脉宽调制方法

模块化多电平换流器(MMC)是一种新型的多电平电压源换流器,每个桥臂由数个具有独立直流源的子模块单元串联而成。结合MMC自身的结构特点,分析了其空间矢量状态。基于电压矢量最优合成顺序,提出了适用于MMC的空间矢量脉宽调制(SVPWM)通用算法。从理论上分析了多电平SVPWM与消谐波脉宽调制(SHPWM)的内在联系,揭示了多电平SVPWM可等效为注入合适零序电压分量的载波调制的本质。通过在三相参考电压中注入合适的零序电压分量,重新布置电压矢量作用时间,可降低33%的开关次数。仿真结果验证了SVPWM通用算法及其优化方法的有效性和正确性。

中点箝位型三电平逆变器在空间矢量调制时中点电位的低频振荡

中点(neutral point,NP)电位偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的主要缺点。该文研究NPC三电平逆变器在空间矢量调制(space vec tor pulse-width modulation,SVPWM)时的NP电位低频振荡问题。通过计算电压矢量的作用时间并引入电流矢量,建立NP电位的动态模型。分析各个矢量对NP电位的影响。高频和3倍输出频率的低频相结合,构成了NP电位的振荡模式。论文推导出NP电位在单周期内可平衡的条件和1个扇区内的可平衡条件。在实验室样机上验证所提理论的有效性与正确性。

考虑中点电压不平衡的中点箝位型三电平逆变器空间矢量调制方法

论述了中点电压偏移时,中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的空间矢量调制方法(space vector pulse-width modulation,SVPWM)。当中点电压偏移时,电压矢量本身的变化和平衡算法所带来的冗余矢量作用时间所引起的合成误差。经计算得到不同调制度时的合成误差曲线。将中点电压的不平衡因子引入矢量的选择和作用时间的计算中,利用不平衡因子调整矢量作用时间。比较了当逆变器带有异步电机负载时,传统矢量调制方法和改进的调制方法在电机启动过程系统的响应特性。表明改进的算法不仅能使三电平逆变器的输出电压谐波含量大幅减少,并且中点电压不平衡、电机转矩脉动、电流畸变也大幅度减小。

新型模块化多电平换流器空间矢量脉宽调制的通用算法

针对模块化多电平换流器提出了一种多电平空间矢量脉宽调制的通用算法。结合模块化多电平换流器的结构特点和运行原理,分析了其空间矢量状态;以降低开关损耗和输出电压波形畸变率为目标,确定了冗余电压矢量的选择方法、电压矢量的最优合成顺序和广义零矢量作用时间的最优分配方法;基于2电平空间矢量脉宽调制,推导了多电平和2电平电压矢量之间的作用时间转换矩阵,多种电平数下的仿真结果证明了算法的正确性和可扩展性。

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM,VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。

中点箝位式三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制研究

论述一种中点箝位式三电平逆变器SVPWM原理及其实现方法。为避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制算法,利用三个判断规则,可以很方便地确定出参考矢量所在的扇区和小三角形,给出了合成矢量的相应输出电压矢量,推导出三角形顶点工作矢量的作用时间。并提出一种充分利用冗余电压矢量的中点电压控制方法,实现了电容电压的平衡。实验研究结果证实本文提出的调制算法是正确且有效的。