三相逆变器无死区最优矢量控制研究

目前死区时间补偿、减少死区时间和无死区控制是关于三相逆变器中死区影响的主要研究方向。在分析了多种死区控制策略局限性的基础上,提出了一种新型基于免疫算法的逆变器无死区优化算法。该方法的创新之处是采用的SVPWM划分扇区和优化无死区控制方案,不需要精确的电流极性检测装置。对新控制策略进行大量仿真研究,仿真结果证明该算法所产生最优SVPWM控制序列与常规控制策略相比不仅无需设置死区时间,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率和提高输出电压基波幅值。

三相三电平并网逆变器无死区SPWM控制研究

深入研究当前电压型逆变器的死区补偿或无死区正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)策略,并分析它们存在的问题。在此基础上,提出基于调制函数的并网逆变器无死区SPWM控制策略。为在三相三电平逆变器中应用这种策略,首先采用分相控制达到三相并网电流、调制函数的解耦,然后利用解耦的并网电流调制函数进行无死区SPWM控制。实验证明,这种控制策略简单有效,保证了无死区调制策略的可靠性,并摆脱了传统方法对于硬件检测电路的依赖。

死区时间的三个要素及无死区控制

提出了存在死区时间的三个要素，分析了几种典型电压源桥式变换器实现无死区控制的可行性。

新型多重载波无死区SPWM

传统正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)加入死区后会产生逆变器输出电压能力下降、出现相位偏差和电流波形畸变等问题。为了改善逆变器交流侧电流输出波形,解决传统SPWM加入死区后出现的问题,提出一种新型多重载波无死区SPWM调制方法,该方法对调制波采用多重载波调制,产生多路驱动信号,并把电流矢量变换到dq轴进行滤波,根据滤波后电流的方向,采用简单的逻辑运算确定开关管的驱动信号,实现无死区效应的调制方法。该调制方法解决了传统SPWM+死区方法中死区效应导致波形畸变的问题,从根本上解决了死区问题,逆变交流侧输出波形不畸变,正弦度良好。通过理论分析和实验验证该方法的正确性。

基于三相PWM整流器的无死区空间矢量调制策略

与常规的连续空间矢量调制 (SVM )相比 ,不连续空间矢量调制可使器件的平均频率低于采样频率 ,因而可降低变换器的开关损耗。该文分析了不连续SVM二种形式———单一零矢量SVM和分区零矢量的工作原理、实现方式及开关损耗的计算方法。这种不连续SVM可使平均开关频率降低约 1/ 3。通常电压型PWM变换器上下桥臂间的换流死区不仅增加谐波含量 ,并降低了电压利用率和可靠性。该文在分析了电压型整流器换流过程的基础上提出了电压型整流器的无死区控制策略 ,改善了这类变换器的工作性能。并与分区零矢量SVM的调制方式相结合 ,提出了无死区的分区零矢量不连续SVM控制策略。实验结果证实了所提控制策略的可行性及其在改善相应PWM变换效率方面的优越性。

基于免疫算法的逆变器无死区控制优化

在电压源逆变器控制中为避免同一相桥臂上下两个功率器件发生直通,通常需要设置死区,但这易导致逆变器的输出电压和电流发生畸变。本文在分析各种减少或消除死区影响方法的基础上,针对单相全桥逆变器提出一种新的三电平死区控制策略。在不需要精确的电流极性检测条件下,该方法可以实现在电流零点附近以及各区域之间无缝过渡的无死区控制。并借助于免疫算法对满足死区消除方法的脉宽调制(PWM)控制序列进行优化,提高逆变器输出波形质量。本文对新控制策略进行仿真研究和搭建了基于数字信号处理器(DSP)控制器的试验平台进行小容量模拟实验。实验和仿真结果证明该算法所产生的无死区最优PWM控制序列与常规控制策略相比不仅能有效地消除死区影响,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率(THD)。

特定消谐式逆变器无死区控制策略研究

特定消谐式逆变器在理论上能有效地消除谐波,但死区设置增加了输出电压的谐波含量。通过对特定消谐式逆变器换流机理的分析,研究了感性负载时死区对输出电压的影响。分别对提前关断死区加入方式、滞后导通死区加入方式和对称死区加入方式的工作过程进行了分析,得到相应的波形图和输出谐波幅值公式。提出了应用于特定消谐式逆变器的无死区控制策略,并分析了实现无死区控制的条件。在特定消谐式逆变器中应用无死区控制策略可以消除死区对输出电压的不利影响。

基于TDC的无死区频率测量技术研究

在精密时频测控领域中,高分辨率、无死区的时间间隔和频率测量非常关键,而时间数字转换器(Time to Digital Converter,TDC)是时间频率测量的常用手段。该文研制了基于ACAM公司生产的时间数字转换芯片TDC-GP21和Altera公司FPGA芯片EP4CE6E22C8N的时间频率测量设备,实现了高分辨率的时间间隔测量,测量分辨率达到13ps。同时采用时间间隔测量模块两两组合的方式实现了无死区频率测量,创新性地采用每组3个TDC芯片,共4组搭建了时间频率测量系统,并对组内3个TDC芯片测量结果采用平均值滤波法,使频率测量稳定度达到1.1 ×10^(-11)@1 s,5.6 × 10^(-15)@10000 s,与商用K+K FXE频率计数器指标相当。本设备具有体积小、无需校准、成本低等优点,能够广泛应用到高精度时间间隔和精密频率测量领域中。

TNPC型逆变器无死区载波层叠PWM控制

载波层叠PWM(Carrier Disposition Pulse Width Modulation)调制法在实际应用中加入死区后会引起电流波形畸变及电压利用率降低等问题,以TNPC(T-type Neutral Point Clamped)型三相三电平逆变器拓扑结构作为研究对象,提出一种应用于三电平逆变器的无死区载波层叠PWM调制法。该调制法采用三重载波生成三路PWM调制信号,通过分析不同工作状态时死区引起的效应,推导出功率开关管的导通和关断规律。在MATLAB/Simulink环境下进行仿真,结果表明该方法可降低电流中的谐波含量、提高电流的基波幅值和电压利用率,实现TNPC型三电平逆变器无死区控制。

无死区控制在并联型有源电力滤波器中的应用

有源电力滤波器是一种新型的谐波及无功动态补偿装置。并联型有源电力滤波器主电路中功率开关管死区的存在对其补偿性能产生消极影响。根据双极性调制模式下单相并联型有源电力滤波器主电路的工作过程分析了死区效应对补偿性能的影响机理。讨论了无死区控制的可行性,提出将无死区控制应用到有源电力滤波器中,设计了无死区控制逻辑电路,从而避免死区电路的设计,在不增加成本的同时消除了死区效应对有源电力滤波器补偿性能的影响,并一定程度上延长了开关管的寿命,实验结果证明了所提方法的有效性。无死区控制策略可以推广到三相APF系统以及单极调制模式下的APF装置中,对今后APF的深入研究有一定的参考价值。

逆变桥无死区控制技术研究

分析了逆变器的死区效应,给出了桥式逆变器无死区控制方案。根据电流极性将桥臂等效为2个开关单元,无需设置死区时间。采用桥臂反并联二极管导通方法检测桥臂输出电流方向,无需电流传感器,降低了成本。采用简单的模拟电路设计了无死区控制的逻辑电路,以半桥逆变器为例进行了实验研究。实验结果表明,该控制方案可以明显改善逆变器的输出波形,提高直流电压利用率,开关管驱动信号只在半个基波周期内有效,开关损耗显著降低,有很好的实用价值。

无死区模糊准PR控制算法在变频恒流源中的应用

针对变压器振动频响法所进行的变频恒流试验的需要,提出了无死区的模糊准PR控制的变频恒流源的设计.利用准PR控制,跟踪给定的参考电流信号,实现了稳定电流输出的同时消除了PID等控制所存在的静差误差问题;设计了无死区策略,消除因为设置死区时间而引起的谐波含量过大的问题;同时引入模糊控制算法,结合准PR控制,实现初始电流的快速跟踪,提高系统的动态响应时间及可靠性.仿真结果表明,在感性负载情况下,该系统可以实现对正弦电流参考的无静差跟踪,并具有谐波分量小和动态响应快等优点.该变频恒流源所提供的电流输出可满足变压器变频恒流试验的要求.

无死区效应的TNPC型三电平SVG

为了降低静止无功发生器SVG的导通损耗,在SVG中引入TNPC型三电平主电路,构建了TNPC型三电平SVG的总体方案。在分析TNPC型三电平主电路工作状态和死区效应的基础上,提出了无死区效应的三载波层叠PWM控制策略。该方法采用上、下两层载波,每层载波均包含原载波、相位超前和相位滞后载波,超前与滞后的相位与死区时间有关。推导了在不同工作状态各功率开关器件的驱动信号和调制波与三载波比较所得信号的逻辑关系。建立了TNPC型三电平SVG仿真模型,搭建了相应实验平台,仿真与实验结果表明该方法在补偿后电网电流电压同相位,功率因数提高,证明了该方法的有效性和正确性。表明引入无死区效应的TNPC型三电平SVG具有更好的无功补偿能力,同时避免了死区效应带给SVG的不利影响。

矿井提升机交流拖动系统无环流、无死区控制策略仿真研究

为满足交交变频矿井提升系统负载条件下自然无环流、无死区的设计,对传统的交-交变频触发策略和控制方式进行了大量分析研究,在此基础上提出了系统负载条件下自然无环流、无死区控制策略—"大波头"法。该控制方式能保证交交变频矿井提升系统在负载条件下不产生环流,同时无死区,具有较大的实际应用价值。

原边双绕组耦合的高效无死区直流变压器

该文提出一种适用于电动汽车无线充电系统的新型原边双绕组耦合直流变压器(DC transformer,DCT),在不增加额外电感的前提下,从拓扑上消除了桥臂直通问题,无需加入死区,提高了直流电压利用率。此外,功率管能够实现零电流开通,并通过变压器并联效应减小漏感的影响,提高变压器传输效率。文中给出能够实现自动功率匹配的三级式无线充电系统结构,讨论DCT在系统中的作用与优势,详细分析所提出的DCT拓扑与工作原理,提出多线圈耦合电路的等效方法,最后通过与全桥DCT的仿真和实验结果对比,验证理论分析的正确性和所提出DCT的先进性。

一种无死区的电流脉冲型漏电保护器的设计

本文介绍了一种在人畜触电时无不动作死区的电流脉冲型漏电保护器。关键电路是将漏电缓慢变化信号与触电突变量信号进行分离,从而使触电信号不受漏电信号影响。

单相H6拓扑离网型逆变器无死区控制方法仿真研究

提出了一种基于H6拓扑的无死区控制方法,通过检测输出电压、电感电流的大小和方向,在输出电压与电感电流同向时调制桥臂开关管,反向时调制续流开关管,而在电压、电流过零点附近仍然加入死区,以确保直流母线不会短路,由控制模块计算后进而调整开关管的开关状态,消除绝大多数死区时间的加入。在MATLAB/Simulink环境下构建了基于H6拓扑的单相离网型逆变器电压电流双闭环无死区控制方法仿真模型。仿真结果表明,与传统有死区控制相比,无死区控制方法能够显著提高直流母线电压利用率,降低输出电压总谐波畸变率(THD)。

无死区测频方法

本文根据对无死区连续测频的实用要求，介绍了无死区（Ｚｅｒｏ Ｄｅａｄ Ｔｉｍｅ）计数器的基本原理和几种易于实现的用法，并对其性能进行了分析。

无死区计数器的研究与实现

无死区计数器(ZDT)是调制域分析仪(MDA)、频率与时间间隔分析仪(FTIA)中最为关键的技术之一。首先介绍了调制域分析仪测量原理,指出只要能连续测量出三个背靠背时间间隔就能实现仪器的所有功能,然后详细阐述了两种ZDT的设计方法和工作原理,在此基础上设计了一种计数频率为200MHz、位宽为32bit的高速ZDT,并且只需要修改外部时钟电路就可将测量频率扩展到1GHz,通过仿真验证了它的有效性和正确性,最后在ZDT构成的调制域分析仪整机上对频率调制信号进行测试,实测结果与设定值十分吻合,表明该计数器及仪器已经成功实现了无死区时间间隔测量功能,为调制域分析寻求了一种新的有效途径。

并网逆变器的无死区效应单周控制策略

提出一种新型的死区设置方案。通过检测电流的极性,在该极性电流下的续流二极管所对应开关管的驱动信号的上升沿和下降沿分别设置死区时间,消除了死区效应对输出电能质量的影响,无需进行死区补偿,降低了控制电路的复杂度。结合单周控制思想,提出了三相并网逆变器的无死区效应单周控制策略。仿真结果表明,无死区效应单周控制策略的并网电流的谐波畸变率明显减小,输出电能质量显著提高,具有普通单周控制策略动态响应快、鲁棒性好等优点。