适用于三电平逆变器的电流谐波最小脉宽调制策略

受限于散热条件,大功率牵引传动系统中逆变器开关频率通常很低,三电平逆变器由于在低开关频率下具有较小的输出谐波、较低的dv/dt等特点在中高压大功率领域中被广泛应用。以三电平中点钳位型逆变器为研究对象,提出一种电流谐波最小脉宽调制策略(CHMPWM),基于加权总谐波畸变最小的优化目标求解不同开关角个数下的开关角曲线,与目前应用较为广泛的特定次谐波消除脉宽调制进行谐波性能对比。该方法不会完全消除特定次数的谐波成分,但是总体电流谐波可以达到最小。针对电流谐波最小脉宽调制策略在实现过程中存在的困难,设计全速度范围基于电流谐波最小脉宽调制的多模式调制策略。仿真和实验结果表明,提出的调制策略具有良好的谐波性能,与理论分析结果一致。

基于单相脉宽调制整流技术的宽范围交流可调电抗器

设计一种宽范围交流可调电抗器,在单相脉宽调制整流技术的基础上,基于二阶广义积分算法构造虚拟正交分量,采用dq电流解耦控制算法进行双环控制,使交流侧电流滞后电压90°,实现可调电抗器的运行方式.仿真结果表明,该可调电抗器具有更宽的感抗调节范围、工作电压范围、工作电流范围和功率范围,有望在交流电领域获得更广泛的应用.

基于DSP的不连续脉宽调制统一化实现方法研究

在高速永磁同步电机驱动场合,逆变器的开关损耗是影响电机系统驱动效率的主要因素之一,相比传统的七段式SVPWM调制,不连续脉宽调制(DPWM)能极大地降低开关损耗,提高系统效率。现有研究的DPWM调制策略有6种,不同调制策略的降低开关损耗性能及输出谐波都各有差异,为实现系统综合性能最优,采用分段复合调制或目标优化调制。基于DSP应用平台,提出一种新的不连续脉宽调制的统一化实现方法,分析不同调制方法下零序电压中零矢量的分配系数与三相指令电压的关系,针对第二、第三类不连续脉宽调制下零矢量分配系数不是定值的问题,引入基准指令电压,并根据基准指令电压中最大值与最小值之和的正负确定分配系数的值,完成了SVPWM及6种DPWM的统一化实现,不同的调制方法之间可快速切换,实现方法便捷可靠,仿真及实验结果验证了该方法的有效性。

适用于Vienna整流器的非连续脉宽调制

Vienna整流器凭借高功率密度和高可靠性的优点,被广泛应用于通信电源和电动汽车充电等中高压大功率场合。为实现Vienna整流器的功率因数校正(PFC)电路特性,需控制交流侧电流为与电网电压同频率、同相位的正弦波,降低电流过零畸变;为进一步提高Vienna整流器的功率密度,需尽可能降低开关损耗。从空间矢量的角度分析适用于Vienna的空间矢量调制策略,并根据控制目标的不同,分别提出可以最大程度降低开关损耗和可以降低电流过零畸变的非连续脉宽调制(DPWM)策略,最后通过仿真比较了所提出两种DPWM策略与SVPWM策略,验证了所提出的两种DPWM策略的可行性和优越性。

一种脉宽调制电压检测接地故障泄漏电流技术研究与应用

通过调研和故障诊断,确定故障类型,包括单相接地故障、高阻接地故障和间歇性放电故障。分析泄露电流产生的原因、测量方式和特点,基于脉宽调制电压检测接地故障泄漏电流技术,设计测量系统。根据测量结果及周围环境温度等因素多维度进行故障定性、定位的判定,从技术上协助巡线人员快速处理故障。

一种新型可显著降低开关损耗的断续脉宽调制

断续脉宽调制(DPWM)凭借低开关损耗和高转换效率的特点被广泛应用在变流器中。该方法通过一相箝位的方式来降低开关损耗。为进一步降低开关损耗,以三相两电平整流器为研究对象,从空间矢量的角度出发,提出了一种新型DPWM方法。该方法通过两相箝位,仅留一相调制的方式,使每相的开关器件在2/3的基波周期内没有开关动作。相比于传统的DPWM,该种调制方法的开关损耗更低,效率更高。实验验证了所提DPWM方法的有效性。

动车组牵引逆变器混合脉宽调制算法研究

动车组牵引逆变器具有开关频率低、输出频率范围宽、直流电压利用率高等特点,其脉宽调制(PWM)通常分为低频段的异步调制、中频段的同步调制和基频以上的方波调制。此处对一种适用于动车组牵引逆变器的混合PWM算法进行研究,分析了不同调制模式的原理,重点研究了电流谐波最小PWM(CHMPWM)的最优开关角及不同PWM模式之间的平滑切换策略。试验结果验证了该混合PWM算法的有效性。

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。

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。

二维脉宽调制转阀压力损失特性分析

传统的阀控液压系统通过改变控制阀的节流面积来实现流量控制,不可避免地会产生节流损失。可以认为高速开关阀在全开和全关状态下没有节流损失。受液压系统数字化和高速开关阀的启发,提出了一种新型的高频二维脉宽调制转阀。与由脉宽调制(PWM)信号驱动的电控开关阀不同,该转阀能够通过机械机构将流体以脉宽调制的形式被离散化,以实现根据系统执行器的需求进行流量分配。该转阀在实际工作中,阀口的打开仍然是一个渐进的过程,这不可避免地会造成部分压力损失。因此,采用计算流体动力学(CFD)的方法,建立了二维脉宽调制转阀的数值模型,分析了该转阀在旋转过程中和不同占空比下的压力损失特性,最终搭建了实验平台,对仿真结果进行了验证。结果表明,该阀在旋转过程中压力损失较小(阀口开度极小时暂不考虑),在50%占空比,10 L/min输出流量的工况下,其最大开度时的压降为0.1 MPa。

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。

考虑零序环流抑制的两台并联变流器不连续脉宽调制算法统一调制理论的研究

针对两台并联变流器交错载波下6种传统不连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation,DPWM)算法引入过大零序环流的问题,文中深入讨论传统DPWM与交错载波、零序环流峰值之间的耦合机理,揭示6种传统DPWM在交错载波框架下共用两个矢量序列数据库这一关键点。为此,进一步提出统一的修正矩阵,通过对传统DPWM的调制波及其开关动作规律进行修正,替换传统DPWM矢量序列数据库中较大零序环流的矢量组合,得到6种改进型不连续调制算法。另外,提出改进型DPWM算法的统一调制策略,该策略可通过灵活地选择共模注入系数,便捷地在6种改进型算法中切换。理论分析和实验结果表明:改进型DPWM仅抑制零序环流,并未影响传统DPWM优良的电流品质和开关损耗特性。

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。

基于Markov链随机脉宽调制的永磁同步电机高频边带谐波与声振响应抑制

基于Markov链算法的随机脉宽调制(RPWM)技术,以电动汽车驱动用永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对高频边带电流谐波及声振响应的抑制效果进行研究。首先,基于dSPACE半实物仿真系统和12极/10槽永磁同步样机,对空间矢量脉宽调制(SVPWM)所引入的边带电流谐波与径向电磁力进行解析与频谱阶次分布特征识别。其次,对常规RPWM的随机数性能进行分析,提出多状态Markov链随机数产生原理与实现方法,并结合粒子群(PSO)算法对转移概率和随机增益两种随机参数进行快速寻优。最后,进行稳态工况与不同转速工况的实验验证,相比于RPWM结果表明,经过多状态Markov链优化后所生成的随机数分布更加均匀且对称,边带电流谐波与声振响应均呈现出更好的抑制效果。

适用于三电平逆变器低调制比区域的双极性载波脉宽调制策略研究

当三电平逆变器工作在低调制比区域时,窄脉冲对输出电压的畸变影响尤其显著,甚至会导致逆变器运行不可控,而传统空间矢量脉宽调制策略(space vector PWM,SVPWM)在低调制比区域存在窄脉冲。针对以上问题,该文首先分析传统SVPWM产生窄脉冲的原因,然后设计可抑制窄脉冲的双极性SVPWM。在此基础上,为更方便的实现双极性SVPWM,推导双极性SVPWM的等效双调制波表达式。通过制定双调制波与三角载波的比较规则,进一步提出双极性载波脉宽调制策略(bipolar carrier-based PWM,BCBPWM),并为其设计中点电压平衡控制和死区补偿方法。最后,分析BCBPWM的脉宽特性、中点电压波动、谐波性能和直流电压利用率。仿真和实验结果证明,相较传统SVPWM,BCBPWM可在低调制比区域完全消除窄脉冲、提升电流谐波性能,其可以控制中点电压平衡并具备计算简单、实现方便的优势。

电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法仿真实现及分析

在 MATLAB6.5 /SIMULINK环境下对SVPWM的数字化实现作仿真 ,针对不同的输入参考信号 。

基于零序电压注入与调制波分解的三电平脉宽调制策略

对三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)与零序电压注入正弦脉宽调制(SPWM)进行了对比分析,以线电压坐标系空间矢量图和开关周期窗口移动图解释了两种调制方式在占空比和矢量序列上的关系。从零序注入SPWM与SVPWM的内在联系出发,本文探讨了基于零序分量注入与调制波分解的三电平脉宽调制策略。该调制策略无需SVPWM复杂的矢量分解,即可实现最小开关损耗、最优波形质量抑或是中点平衡等任一控制目标,并可在多控制目标间转换,具有极高的灵活性,实现简单,可大大降低编程难度与程序运行时间。

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。