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。

基于离散空间矢量调制的永磁同步电机无参数预测电流控制

针对传统电流梯度更新的无参数预测电流控制(parameter-free predictive current control,PFPCC)存在电流梯度更新停滞及电流脉动大的问题,提出一种基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的PFPCC优化方法。首先,通过分析不同电压矢量在α-β轴上的电流梯度关系,得到相邻两个控制周期内各电压矢量与电流梯度的数学关系;然后,在一个控制周期内更新所有电压矢量的电流梯度,有效减小了传统PFPCC中的停滞效应。为了进一步减小电流脉动,将DSVM引入到所提方法中。结合DSVM选矢量的方式,以较小计算量即可将所有的电流梯度更新,从而保证电流预测的可靠性和准确性。实验结果表明:所提PFPCC方法与基于模型的预测电流控制相比,具有类似的动静态性能。与单矢量PFPCC相比,DSVM-PFPCC方法在保证动静态性能的同时,能够显著减小电流脉动,提高在实际系统中的控制性能。

单相ANPC变换器损耗均衡型空间矢量调制方法

单相全桥有源中点箝位(ANPC)变换器在采用传统脉宽调制(PWM)方法时存在开关器件损耗不均衡问题,个别器件过热会有损变换器可靠性和使用寿命。基于开关序列对换流路径的影响机理,提出一种损耗均衡型空间矢量调制方法。当桥臂输出电压被箝位到直流中点时,通过有效空间矢量的选取控制开关器件通断,为电流提供双回路换流路径,从而有效减小通态损耗,并使桥臂内层开关器件的损耗更加均衡。仿真和半实物实验表明该方法简单易实现,可以有效达成桥臂内层开关器件的损耗均衡。

基于模糊空间矢量调制直接转矩控制技术研究

针对SVM-DTC系统电机中低速运行存在电磁转矩脉动大的问题,提出了一种基于模糊SVM-DTC方法。通过优化电压空间矢量合成方法,细化电压空间矢量参数表,构建模糊磁链控制器模型和模糊转矩控制器模型,并将2个模糊控制器模型替换到SVM-DTC系统的PI控制器模型。通过理论分析和仿真对比模糊SVM-DTC模型和SVM-DTC模型,验证了模糊SVM-DTC系统的优越性。结果表明,交流电机在中低转速下,模糊SVM-DTC电机电流平滑,定子磁链光滑,电磁转矩脉动变小,电机转速平稳。

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。

电压空间矢量调制与常规SPWM的比较研究

在分析电压空间矢量调制（ＳＶＰＷＭ）基本原理的基础上，证明了ＳＶＰＷＭ具有最大的直流电压利用率。将ＳＶＰＷＭ和常规ＳＰＷＭ进行了对照和分析。提出了一种与ＳＶＰＷＭ等效的改进ＳＰＷＭ调制方法。另外，提出了一种与低开关损耗ＳＰＷＭ相对应的ＳＶＰＷＭ实现方法，使开关损耗降低了３３％。

共中线开绕组拓扑三维空间矢量脉宽调制策略研究

三维空间矢量调制(three-dimensional space-vector pulse-width modulation,3D-SVPWM)策略能够实现零序电流的主动控制,在共母线开绕组拓扑、共中线开绕组拓扑以及三相四桥臂拓扑中获得广泛应用。零序电流控制会影响到差模电压的输出能力。为充分利用逆变器的输出能力,优化运行性能,3D-SVPWM调制范围和过调制策略的研究成为必要。该文在三维空间中对该调制策略的调制范围进行深入分析,明确调制范围的数学描述,提出4种典型的过调制方案用于提升其电压输出能力。最后,以共中线双逆变器开绕组驱动系统为对象,通过实验验证所提方案的有效性和正确性。

一种基于ghγ坐标系的三电平四桥臂逆变器简化空间矢量脉宽调制方法

针对中点钳位型三电平四桥臂逆变器拓扑,该文提出一种基于ghγ坐标系的简化三维空间矢量脉宽调制方法。该方法以各冗余小矢量为中心点,将原矢量空间降阶分解为若干个两电平四桥臂矢量空间,仅需要简单的坐标变换和计算就能得到开关器件的占空比,还能自动获取冗余矢量和相邻电压矢量并优化组成开关序列,克服了传统三电平空间矢量调制方法存在过多的四面体选择、占空比计算过程存在较多的三角函数运算和需人工查找冗余矢量并存储大量开关序列的缺点。同时,针对中点电位平衡的问题,提出一种通过调节冗余矢量占空比以精确补偿电容电荷量的计算方法。所提简化调制方法能拓展应用于多电平四桥臂逆变器中。最后,通过仿真和实验结果验证了该文所提方法的正确性和有效性。

一种新型双三相电机空间矢量脉宽调制方法

针对双三相永磁同步电机驱动系统中共模电压较大的问题,提出了一种新型空间矢量脉宽调制方法。首先分析了双三相驱动系统中5次谐波电流和共模电压产生的原因;其次利用相邻三大矢量来合成虚拟电压矢量,减少5次谐波电流的产生。虚拟电压矢量和等效零电压矢量来合成参考电压矢量,所提方法将共模电压的幅值降低至直流母线电压的1/6,有效减少了轴电流的产生。同时,通过优化电压矢量的作用顺序,使得在一个开关周期内每一相的开关器件只改变两次,将不固定的状态(0或1)设计在每个开关周期的边界,DSP等数字实现较为容易。最后,通过与相邻两矢量SVPWM算法、最大四矢量SVPWM算法进行比较实验,证明了所提方法的有效性和可行性。

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。

维也纳拓扑在断续空间矢量调制下开关序列切换优化

维也纳拓扑的可用空间矢量受电流影响的特性,使得断续空间矢量调制开关序列切换时的衔接问题变得严重。为了探明衔接问题的机理并降低其影响,首先分析在电流不变向时开关序列切换的可能情况,推导计算了在电流变向时因为理想扇区和实际扇区间的滞后超前偏差导致的矢量合成误差,进而给出在切换前后选择特定开关序列的优化策略;然后对目前常见的断续矢量调制方案的衔接情况进行分析,并结合优化策略给出优化方案;最后,通过仿真和实验验证了优化方案可以实现平滑的开关序列衔接,且实现算法简单,具有一定的实用性。

基于矢量光场空间调制的光波偏振方向解算方法研究

基于矢量光场调制与图像处理的偏振测量技术是一种新型的空间调制型偏振检测技术,快速高精度的偏振解算方法是该技术走向实用的关键.为探索快速高精度的偏振方向解算方法,在简要介绍基于矢量光场空间调制的偏振方向检测技术原理的基础上,分析了空间偏振调制型光强分布图像的基本特征,设计并实现了Radon变换、光强调制曲线检测、径向积分和图像相关检测四种偏振方向解算方法,详细阐述了他们的工作原理和物理思想.为进行算法性能对比,搭建实验系统并采集图像进行了实验验证,分别对四种解算方法的稳定性、速度和精度等进行了对比研究,结果表明,四种方法均可实现稳定可靠的偏振方向检测,光强调制曲线检测、径向积分和图像相关检测三种方法可获得优于0.01度的角度检测精度,光强调制曲线检测和径向积分法的检测速度较快,综合性能最优,是最有潜力实现实时高精度偏振方向检测的两种方法.

基于空间矢量脉宽调制的列车充电机矢量控制方法仿真研究

充电机是轨道车辆重要的车载电气设备,为实现轨道车辆车载充电机的高性能控制,本文针对一种AC/DC型双向充电机的矢量控制方法进行仿真研究。首先明确充电机矢量控制方法应实现的控制目标,其次从坐标变换、电压外环与电流内环PI调节器设计、空间矢量脉宽调制3方面阐述算法的基本原理,最后对算法控制动力电池充电的过程进行仿真验证。充电电压仿真结果与设定值相同,逆变侧的功率因数及谐波总含量满足车载充电机设计要求,证明在算法控制下充电机可以实现控制目标。

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。

二极管钳位多电平空间矢量与载波调制策略统一理论研究

多电平变换器脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制方法主要有正弦载波PWM法(sinusoidal carrier-based modulation,SPWM)和空间矢量脉宽调制法(space vector pulse width modulation,SVPWM),这两种调制策略存在一定的本质关系,在两电平或三电平中,对于两种调制算法的内在联系已有许多论述,但对于更高电平的SVPWM调制中,一般由于多电平冗余电压矢量过多,调制序列较复杂,文献中对SPWM与SVPWM的统一理论研究存在一定的不足。该文针对这一问题,深入研究多电平SVPWM调制序列与SPWM的统一,通过在SPWM调制波中叠加零序分量得到与SVPWM完全吻合的序列,最终推导出n电平含任意段数的SVPWM序列与SPWM的统一。

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。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术特点及其优化方法

从电压利用率、调制波分析和开关损耗几个方面分析了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术与常规正弦脉宽调制(SPWM)技术的区别和联系,给出了SVPWM技术的几种优化措施.理论分析和仿真结果表明将每相电压正、负半周各6 0°的不开关扇区对称分布于电流峰值两侧的优化SVPWM调制技术是最为理想的控制策略.实际系统的运行结果证明,采用这种调制技术后。

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。

空间矢量脉宽调制方法的研究

分析了三相交流电机空间矢量脉宽调制的原理 ,探讨了采用空间矢量脉宽调制三相桥式电压型逆变器的电压输出能力。在集成DSP电机控制器ADMC331软硬件结构的基础上 ,编制了空间矢量脉宽调制软件 。