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。

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。

三电平逆变器空间矢量脉宽调制算法及中点电位平衡控制方法的改进

针对T型三电平并网逆变器三电平空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)及中点电位平衡策略,为降低SVPWM数字化的运算量,本文提出一种基于单载波的快速简化SVPWM算法。该算法无需复杂的扇区判断和三角函数计算,将三相正弦参考电压直接转换到两电平矢量空间,采取两电平统一PWM方法实现三电平SVPWM等效调制波和开关函数输出。为控制中点电位平衡及不同矢量调整策略对中点电位的影响,获得一种简单快速的平衡控制方法。仿真验证了快速简化SVPWM算法的正确性和有效性,并能够实现对中点电位的平衡控制。

新型无扇区空间矢量脉宽调制算法

传统的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法需要进行扇区判断,各个扇区的表达式不统一,编程实现复杂。本文通过对电压空间矢量脉宽调制原理的深入分析,建立了一种特有的两相空间120°坐标系,并提出了一种基于新坐标系下的电压空间矢量脉宽调制的新算法。该算法改变了传统调制算法基于扇区的实现方式,无需扇区判断即可直接求解三相桥臂开关的占空比;通过简化中间量的运算步骤实现了对开关信号的直接求解。与传统调制方法相比,大大简化了数字实现,提高了实时性。仿真及实验结果表明了该方法的正确性和可行性。

基于FPGA的三电平空间矢量脉宽调制算法半实物实验方案

以三电平二极管中性点钳位牵引逆变器电机系统为研究对象,首先对各扇区的几何对称性与矢量作用时间之间的密切关系进行了详细分析。在此基础上,探讨了一种简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。然后,给出了该算法基于现场可编程门阵列(FPGA)的详细设计方案,并通过简化乘法器、高效率除法器等关键性设计,避免数字处理器进行大量三角函数运算,减少硬件资源占用,同时兼具FPGA速度快、可移植性好、模块复用率高等特点。最后,通过基于FPGA与dSPACE的半实物实验平台的实验研究,验证了该简化三电平SVPWM算法的正确性及其基于FPGA设计方案的可行性。

电机控制中电压空间矢量脉宽调制算法的探究

分析了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中变换矩阵系数k与输出电压Uout的关系,指出在正弦波条件下,k为2/3时,Uout为相电压,k为(2/3)1/2时,Uout为线电压.建立了绝缘栅双极晶体管开通和关断的动态过程模型,推导出开关损耗与开关频率的关系式,指出开关损耗与开关频率成正比而与占空比无关.研究结果表明,以000矢量开始和结束的开关模式在扇区切换过程中没有开关状态的变化,因而在扇区切换过程中没有产生开关损耗,5段式SVPWM的开关损耗比7段式的少了1/3,在其他开关模式中,由于存在扇区切换过程的开关损耗,5段式SVPWM的开关损耗比7段式的少将近1/3.上述结论为有关技术人员在设计系统时选择最佳算法提供了依据.

三电平虚拟空间矢量脉宽调制算法窄脉冲抑制研究

三电平虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)算法在空间矢量图的某些区域会产生窄脉冲,窄脉冲会增大开关器件的开关损耗和输出波形的谐波。首先从理论上分析三电平VSVPWM算法的窄脉冲分布区域,在此基础上提出一种窄脉冲抑制算法,在窄脉冲出现的区域,根据开关矢量分配基本原则,对开关矢量的作用时序和分段进行优化调整,在不影响空间矢量合成的前提下避免了绝大部分的窄脉冲,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

具有全调制范围的空间矢量脉宽调制算法研究

在分析空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制原理的基础上,对经典的双模式过调制算法进行了适当的简化,提出了一种新型的具有全调制范围的SVPWM算法．仿真和实验结果表明该算法简单实用,只用一种算法就实现了线性调制区、过调制区直至方波工况的平滑过渡．

多电平逆变器三段法空间矢量脉宽调制算法设计

为解决传统七段法空间矢量脉宽调制(SVPWM)在高电平电力逆变器中应用受限的问题,该文提出了一种优化开关系统算法,即三段法SVPWM算法。优化算法采用了一种新型三角形划分法和60°坐标系。分析了附加开关的产生原因、最小化机理,详细表述了三段法开关序列的设计步骤并辅以实例。与传统七段法相比,三段法开关序列设计灵活,可最小化器件开关频率,降低开关损耗。在五电平级联型逆变器上对该调制策略进行了仿真研究,结果验证了该法的有效性和优越性。

矿用三电平逆变器空间矢量脉宽调制算法实现

为了实现煤矿大功率传动装置的节能改造和软启动,并进一步改善煤矿井下所需要的三电平逆变器的性能。在传统两电平PWM技术的研究经验、现有数字化空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理及实现方法的基础上,提出了用矢量旋转的方式将三电平SVPWM转换成两电平SVPWM的控制策略。在进行详细理论分析的基础上,通过MATLAB仿真和实际电路的制作和调试,分析有关波形可知:上述控制策略不仅可以简化控制器设计的原理和实现方法,而且使样机具有对器件耐压要求低、输出谐波含量低和控制性能好的优点,从而大幅改善了煤矿井下三电平逆变器的性能。

两种快速的空间矢量脉宽调制算法比较(英文)

对60°非正交坐标系和45°旋转坐标系这两种快速空间矢量脉宽调制算法(space vector pulse width modulation,SVPWM)进行比较,目的是为工程技术人员在这两种SVPWM算法之间选择时提供一个理论和实践的参考。提出了一种新的针对这两种方法的任意多电平调制通用算法,只需角度和调制比两个信号就能够决定最终的矢量开关顺序。理论分析结果表明,45°旋转坐标系SVPWM比60°非正交坐标系SVPWM更简单,计算量小,更适合于数字实现。两种算法都以硬件的方式在FPGA上用VHDL语言编程实现,并对实现的复杂度和逻辑资源占用这两方面进行比较。仿真结果表明,45°旋转坐标系下的SVPWM算法比60°坐标系下的SVPWM算法在简洁性和资源占用方面具有明显的优势。最后,在一个三电平中点箝位型逆变器上对所提的两种通用算法进行了实验验证。

空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)的原理及其仿真研究

为了降低由SPWM产生的高次谐波分量和转矩脉动等。介绍基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理,并给出其算法流程。在Matlab/Simulink这个平台下构建了基于SVM算法下的永磁同步电动机控制系统的仿真模型且对整个系统进行了仿真研究。仿真结果表明:所构造的SVM模型为正确的且电机有良好的动静态性能。

基于Z源逆变器的改进空间矢量脉宽调制算法研究

Z源逆变器通过在空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中插入直通零矢量,从而获得独有的升压能力。传统算法首先需要坐标变换来进行扇区判断及时间点计算,存在大量复杂运算,降低了系统时效性。针对这一问题提出改进算法,直接利用三相电压进行扇区判断,并计算扇区内相邻基础矢量及直通零矢量作用时间,从而得到开关次序,无需进行坐标变换。通过仿真,在以DSP为控制核心的Z源逆变器系统中验证了算法的可行性。试验表明,与传统SVPWM算法相比,改进型算法响应速度快,具有较高的系统效率。

基于优化空间矢量脉宽调制算法的变频器中点平衡控制

分析了二极管中点嵌位型(NPC)三电平变频器中点不平衡的机理及危害。通过优化三电平空间矢量脉宽调制算法,利用正负小矢量对中点电位的不同影响,采用一种通过控制正负小矢量作用时间来控制中点平衡的算法。利用MATLAB/Simulink仿真软件对该中点平衡算法进行了仿真,并在实验室条件下搭建了NPC三电平变频器试验电路,采用TMS3202812数字信号处理器实现了控制算法。仿真分析和实际试验都验证了所采用的控制方法的有效性,取得了较好的抑制中点电位偏移的效果。

磁轴承功率放大器空间矢量脉宽调制算法的占空比限制策略

传统的磁轴承功率放大器使用一个H桥控制一个线圈,为减少桥臂数量,可通过矢量控制技术共用部分桥臂。研究了一种使用三个桥臂同时控制两个线圈的功率放大器,通过FPGA实现了空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,将绝缘栅双极型晶体管的使用数量减少了25%。针对实际运行过程中可能出现的功率放大器指令信号超出跟踪范围的情况,通过分析三桥臂电路功率放大器的跟踪范围,指出沿用传统的占空比限制策略将导致功率放大器的性能无法被完全利用,使失真增大。本文改进了传统的占空比限制策略,使功率放大器的性能利用率达到了100%,最高可完全消除一路线圈的失真,并在此基础上提出了两种性能不同的占空比限制策略。实验结果表明:指令信号在跟踪范围内时,功放跟踪效果良好;超出跟踪范围后,两限制策略均有效且达到了设计性能。

一种改进的三电平逆变器空间矢量脉宽调制算法研究

二极管中点箝位型三电平逆变器广泛用于中高压大容量交流调速系统,具有对器件耐压要求低,输出谐波含量低等优点,但同时存在如何保持中点电压平衡和防止电压跳变等问题。空间矢量脉宽调制(SPVWM)算法能很好地跟踪转矩和磁链的设定值,有效地降低转矩和磁链的脉动,但算法复杂,运算量大。本文在分析了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素的基础上,提出一种改进的SVPWM算法。该算法用中矢量、长矢量和两个短矢量合成参考矢量,并采用矢量调制的方法,利用短矢量的电流特性,消除中矢量对中点电压的影响,简化了算法,有效地控制了逆变器的中点电压,抑制了电压跳变。仿真结果证明了这种方法的可行性。

基于三相电流型五电平整流器的空间矢量脉宽调制算法

针对由多个三相电流源型桥式整流器并联组成的电流型多电平整流器(MCSR),采用传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法涉及大量三角函数运算,影响控制器的运算效率。该文研究一种基于三相电流型五电平整流器(5L-CSR)的60°坐标系SVPWM算法,该方法有效地简化了基本矢量及其作用时间的计算过程。并且针对均流电感存在的电流平衡问题,提出合理分配冗余开关组合作用时间和作用顺序的方法,使得单个调制周期内均流电感承受平均电压为零,进而解决了均流电感电流不平衡问题,实现了直流侧自均流。最后,搭建三相5L-CSR的仿真模型以及实验样机进行验证。

一种新型不对称三相准四电平四桥臂逆变器及abc坐标系下三维空间矢量脉宽调制算法

相较于传统两电平逆变器,多电平逆变器因具有更多的输出电平、更低的开关损耗低和电压应力,以及质量更好的输出电压波形,在中高压领域已得到广泛应用,但其也存在成本高、体积大、调制算法复杂及同类型器件难以匹配等问题。为此,提出一种新颖的三相准四电平四桥臂逆变器拓扑结构及其空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法,不需要钳位二极管或飞跨电容,简化结构并节约成本。仿真及实验结果表明,在最高10k Hz的开关频率条件下,仿真及实验输出电压的总谐波畸变率(total harmonic distortion, THD)可分别控制为0.78%和4.904%,相较于传统三电平逆变器,其输出谐波含量及开关频率更低,且转换效率提高近2%。

一种三电平空间矢量脉宽调制算法及其仿真

三电平变换器在中压大容量领域应用广泛。文章先介绍三电平的基本原理,然后在原有三电平传统SVPWM算法的基础上,设计了一种新的区域判断方法,并通过仿真加以实现。

三电平逆变器直接转矩空间矢量脉宽调制算法研究

在深入分析三电平空间电压矢量调制基本原理的基础上,提出了一种改进的三电平逆变器直接转矩空间矢量脉宽调制控制算法,通过仿真结果验证了该算法的有效性。