减小异步电机驱动系统共模电压的空间矢量脉宽调制控制方法研究

共模电压会带来共模电流、电磁干扰、电压谐波等问题。详细分析了一种新颖的空间矢量脉宽调制控制方法,无需增加任何硬件,可以非常有效地减小电压源逆变器供电的异步电机驱动系统的共模电压。仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。

共模电压最小化空间矢量脉宽调制方法

提出无零矢量空间矢量脉宽调制(NZ-SVPWM)方法,采用两个对称非零矢量等效构造零矢量。与SVPWM方法相比,该方法仅通过调整矢量作用顺序,合理分配矢量作用时间,即可使共模电压最小化的同时保持开关频率恒定,且能减少谐波电流,算法简单易于数字化实现。实验结果验证了该调制方法的有效性与正确性。

抑制共模电压的极简空间矢量控制

针对五电平有源中点箝位型(ANPC)变换器共模电压大的问题,提出一种抑制共模电压的极简空间矢量控制。首先将参考电压投影到线电压坐标系中,得到对应区域内的所有矢量,分析矢量与共模电压和中点电压之间的联系,然后以最小化共模电压为目标对矢量选择范围进行合理约束的同时,保证剩余矢量能对中点电压进行均衡控制。在此基础上,针对中点电压控制提出一种极简序列选择法,从而降低空间矢量调制策略的复杂度。最后对所提共模抑制算法的正确性和有效性进行了实验验证。

三电平脉宽调制逆变器共模电压的抑制策略

针对三电平脉宽调制(PWM)逆变器运行过程中会产生大量共模电压、高频d v/d t等谐波的问题,采用一种分区域PWM调制策略(Ma-PWM)来抑制PWM变换器的共模电压。通过调制指数将三电平空间矢量重新划分为多个不同的调制区域,在不同的调制区域内采用4种基本矢量类型中的大矢量、中矢量以及小矢量来实现三电平PWM调制算法。分区域PWM调制策略将扇区内部的小区域划分为高、低两个调制区域,并合理选择最邻近的基本电压矢量来合成参考矢量。仿真结果表明:Ma-PWM调制策略在不同负载类型下的共模电压幅值为直流母线电压的1/6;此外,在可变速负载下,PWM逆变器的共模电压幅值不仅能够减小到原来的1/2,而且PWM逆变器输出电流波形的总谐波失真小于5%。该方法不仅能够抑制共模电压,还能够减小PWM逆变器输出电流的总谐波失真。

减少间接矩阵变换器共模电压的改进空间矢量调制策略

为抑制间接矩阵变换器工作时产生的共模电压,分析传统空间矢量调制下间接矩阵变换器的共模电压分布规律,并提出一种减少共模电压的改进空间矢量调制方法。该方法的核心思想在于整流级和逆变级的零矢量重组,完全不同于传统空间矢量调制。该方法一方面大幅度的降低了共模电压,另一方面降低了逆变级的开关损耗,改变了系统开关损耗分布。实验和仿真结果验证了该方法的有效性。

基于双空间矢量调制的双级矩阵变换器共模电压抑制研究

针对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)的共模电压问题及现有共模电压抑制方法存在的不足,通过对TSMC共模电压分布规律的分析,在保证整流级零电流换流的基础上,提出对零矢量重新分布的改进的TSMC双空间矢量调制(double space vector modulation,DSVM)方法,有效降低了TSMC的共模电压幅值。仿真和实验结果验证了系统设计的可行性和改进调制方法的正确性。

基于共模电压有效值的间接矩阵变换器调制策略对比分析

间接矩阵变换器(indirect matrix converter, IMC)是一种无中间直流环节的AC-AC变换器,具有正弦输入输出特性,且功率密度大、运行效率高,在风力发电、交流传动等领域应用前景广阔;但IMC在调制运行过程中不可避免会产生共模电压,对电机造成损坏,影响系统的可靠运行。为了提升IMC运行可靠性,抑制其输出共模电压,文章以逆变级相邻四有效电压矢量调制、逆变级相邻三有效电压矢量调制、整流级相邻三有效电流矢量调制、整流级120°两有效电流矢量加零电流矢量调制和整流级加权三有效电流矢量调制共5种经典抑制IMC共模电压峰值达42.3%的调制方法为研究对象,通过对其输出共模电压有效值进行建模,考虑电压传输比对共模电压有效值的影响,量化分析共模电压有效值的变化规律,比较不同调制方法对共模电压的抑制能力。从5种调制方法的共模电压有效值对比分析结果可知,采用逆变级相邻四有效电压矢量合成的空间矢量调制方法对IMC共模电压有效值的抑制效果最佳。仿真和实验结果验证了上述理论分析结果的正确性。

应用相差错时采样空间矢量调制的级联型高压变频器共模电压抑制

为消除级联型多电平逆变器的输出共模电压,首先提出了基于左、右桥臂矢量的三类相差空间矢量调制(space vector modulation,SVM)技术,数学推导出三类调制技术的等效正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)的调制波,并分析了其各自相电压输出波形的单、双极性,证明2π/3相差SVM必为单极性调制。通过借鉴错时采样SVM移相技术,将相差SVM改进并引入级联型高压变频器,详细分析了2π/3相差SVM消除两类共模电压的机理。通过与三次谐波注入型载波移相SPWM消除共模电压的仿真类比,结果证明该调制方法能有效消除共模电压,又不至于过多降低直流电压利用率。

空间矢量调制矩阵变换器共模电压的抑制

针对共模电压对变频器驱动感应电动机系统的影响,分析了电动机端共模电压产生的机理和漏电流产生的原因。采用中间值零矢量对称交替调制技术,提出了一种抑制共模电压的控制策略,该策略削减了与输入相电压峰值相对应的最大共模电压,并使共模电压最大值降低33.37%,在一定程度上消除了矩阵变换器输出共模电压的负面效应。仿真结果验证了共模电压抑制策略的正确性和有效性。

基于改进空间矢量脉宽调制的电压源型换流器偶次谐波抑制

分析了经典空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法产生偶次谐波的机理,以及抑制偶次谐波的改进原理。从分扇区使用不同矢量序列的角度出发,提出多种抑制偶次谐波的改进实施方法。建立了仿真模型,对不同改进方法下的SVPWM仿真波形进行傅里叶分析,比较谐波含量,并借助250kW光伏逆变器平台开展各方法的实验验证,用具有傅里叶分析功能的示波器记录实验结果。通过仿真和实验证明了所提方法的有效性,并从实现难度、损耗大小和实施效果角度与常规偶次谐波抑制方法进行了比较,说明所提方法的优越性。

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。

基于五电平空间矢量的并联三电平逆变器新型零共模电压调制方法

共模电压抑制是非隔离型光伏并网逆变器的一个关键问题,但是传统零共模电压调制方法无法同时兼顾消除共模电压和减小输出电流谐波2个方面的性能。该文利用逆变器之间的交互作用,分析并联三电平逆变器的五电平电压输出能力,提出将整个并联系统作为一个五电平设备进行调制的思路。基于该五电平系统中共模电压为零的基本矢量,该文提出一种适用于并联三电平逆变器的新型零共模电压调制方法,推导出详细的调制实现过程,并针对开关序列特性提出相应的中点电压平衡策略。仿真和实验表明,该方法在确保共模电压为零的同时,还能大幅减小并联输出电流的谐波畸变,可有效满足非隔离型并联光伏逆变器对消除共模电压和减小电流谐波的要求。

基于一维空间矢量调制的多电平逆变器共模电压抑制技术研究

多电平逆变器广泛应用于新能源发电、交流传动等领域,而共模电压带来的漏电流不仅会导致光伏并网电流畸变,还存在一定安全问题。针对非隔离型的三相多电平光伏并网逆变器,从理论上分析了不同的三相PWM波相对位置关系可以将共模电压幅值分为0、E/3、2E/3的3种情况。进而提出可实现共模电压幅值分别为0、E/3、2E/3的3种调制策略,并且从并网电流谐波性能、共模漏电流、滤波参数3个方面比较了3种调制方式的综合性能。结果显示,在七电平逆变器中,共模电压幅值为2E/3的调制方法综合性能较好。最后通过仿真和实验对所提方法进行了验证。

一种带约束的电压空间矢量脉宽调制方法

为解决传统调制方法中的最小脉宽问题,提出了一种带约束的电压空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。首先,建立新的三相桥臂坐标,取消了扇区的划分和判断;其次,将基本电压空间矢量由8个减小为3个,并将其作用时间与三相桥臂的导通时间一一对应;再次,通过增加约束条件,将传统SVPWM方法的调制过程及其结果离散化,从而避免了窄脉宽的出现;最后,给出了一种快速的计算策略,其计算量仅与SVPWM方法一个扇区的计算量基本相同。相对于SVPWM方法,所提方法调制的基波与杂波在频谱上的分布更清晰,低次谐波较少,有利于进行低通滤波处理,更适合较高电压和较大电流的逆变要求。仿真及实验结果均验证了该方法的可行性。

空间矢量脉宽调制中电压矢量最优化算法研究

在交流伺服系统电流控制的空间矢量脉宽调制中,通常的电压指令限制算法会导致母线电压不能被充分利用,并产生电压矢量方向误差。针对此问题,该文提出了基于线电压限制和相电压中心点平移的最优化算法。一个电角度周期内的分析结果证明,在63.3%的角度区间,最优算法处理后的电压矢量模大于通常方法,母线电压得到充分利用,且没有方向误差。

四开关空间矢量脉宽调制控制算法及母线电容电压不平衡问题的研究

三相四开关逆变器采用"五段式"空间矢量脉宽调制(SVPWM)方案可有效减小电机的转矩脉动,而四开关逆变器的母线电容电压不平衡将直接影响SVPWM的效果,导致电机三相电流不平衡,使电机的转矩脉动加剧。在深入分析四开关逆变器SVPWM原理的前提下,分析了直流母线电压不平衡对电机运行的影响,提出了一种有效的补偿办法。仿真结果表明,补偿后的异步电机VVVF系统具有较好的性能。

三相逆变器随机空间矢量脉宽调制选择性电压谐波消除方法

传统随机脉宽调制(RPWM)策略不能选择性消除或降低系统特定次频率谐波。该文提出一种三相电压型逆变器随机SVPWM(RSVPWM)选择性电压谐波消除方法,利用脉宽调制(PWM)脉冲傅里叶级数中的前后项相互抵消,消除特定次频率谐波,并给出两种选择性电压谐波消除思路。在此基础上,利用占空比、随机整数k、开关频率范围和待消除频率,计算开关周期值,推导开关周期、随机整数k以及其对应频率上下限的通用公式。该方法在实现传统RPWM功能的同时,还能选择性降低特定频率及其整数倍频率的噪声功率,仿真和实验结果证明了该方法的有效性。

抑制Z-源逆变器母线电压跌落的空间矢量脉宽调制方法

在深入分析Z-源三相逆变电路工作过程中存在的二极管断流以及由此导致的直流母线电压跌落问题的基础上,导出了直流母线电压跌落的表达式,并提出一种新的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。该方法根据Z-源网络中所独有的直通工作状态,在不改变硬件电路的前提下,通过合理地插入直通零矢量来避免电路的非正常工作状态,保持直流母线电压的稳定,提高逆变器的输出电压质量。在满载和轻载两种工况下,对比分析了本文SVPWM方法和传统SVPMW方法对Z-源网络的直流母线电压的影响。最后,通过仿真和实验验证了本文SVPWM方法的正确性和有效性。

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 。