三相电压源型逆变器的多目标满意优化脉宽调制策略

提出了一种基于伏秒平衡方程组特解在线规划的新型多目标满意脉宽调制策略(multi-objective satisfactory optimization PWM,MSO-PWM)。首先,针对单个载波周期内线性调制范围扩展、输出电流纹波损耗与开关损耗3个优化目标分别建立了时域数学规划模型,并求解各自的全局最优解,实现了单个目标的全局最优化。通过对3个目标的全局最优解的分析,揭示了不同优化目标之间矛盾的本质原因,通过引入满意优化的思想,以多目标满意取代单目标最优,并通过目标满意度松弛避免了因目标矛盾而出现的无解问题,最终实现了3个目标的整体满意优化。相对于现有的单目标局部优化PWM,所提出的MSO-PWM能够根据决策者偏好信息通过调整开关损耗系数界限来灵活地调整各控制目标的重要性,在偏重优化某个目标的同时兼顾其他目标,实现多个目标的满意优化,以满足现代逆变器系统越来越多的设计要求,具有很强的通用性和灵活性。实验结果验证了MSO-PWM的正确性与灵活性。

不连续空间矢量脉宽调制策略研究

介绍了空间矢量 PWM的基本原理 ,分析了空间矢量 PWM的特征。在空间矢量 PWM中 ,为了降低功率器件的开关损耗 ,根据零矢量的不同分配 。

六相同步风力发电机矢量控制系统调制策略分析

为了确定六相同步风力发电系统最优的调制策略,对参考电压为正弦波情况下3种连续脉宽调制(PWM)策略的性能进行了分析。对正弦脉宽调制(SPWM)、双三相空间矢量脉宽调制(D3SVPWM)、最大四矢量六相空间矢量脉宽调制(6SVPWM)3种连续调制策略的开关电压矢量分布与作用时间进行分析,得到了单基波周期开关次数与最大调制比的性能对比结果;通过数值推导与图论相结合的方式,对3种调制策略的电流脉动特性进行了对比分析。分析结果显示,相同采样频率下,SPWM与D3SVPWM的开关频率约为6SVPWM的1/2倍;D3SVPWM与6SVPWM的直流电压利用率是SPWM的1.155倍;在2个平面等效电感比值kz1z2≤10的条件下D3SVPWM电流脉动最小。综合几种性能分析结果可知,采用D3SVPWM的调制性能最优,仿真和实验结果也证实了分析结果的正确性。

基于载波移相调制的MMC控制策略研究及仿真

为研究模块化多电平换流器(MMC)的控制策略,首先介绍了MMC的拓扑结构及其基本工作原理,在对比其他调制策略的基础上,综合考虑该新型换流器的结构特点以及需要实现的电平数,选取了载波移相正弦脉宽调制策略(carrier phase-shifted PWM,CPS-PWM);接着根据子模块能量均分和电压均衡两种原则,针对载波移相调制策略,选择了一种子模块电容均压策略,以确保子模块电压稳定在同一水平;最后通过仿真结果验证所设计的控制策略的有效性。

不平衡中点电压下的三电平逆变器调制策略

提出了一种在不平衡中点电压下,基于通用调制模型(GMMPWM)的三电平逆变器的脉宽调制策略。GMMPWM由线电压与各电平之间存在的内在联系获得,并采用线电压和上下电容电压计算三相各个电平的持续时间,实现线性调制范围的扩展。避免了基于空间矢量脉宽调制策略的几何计算和基于载波脉宽调制策略的零序电压计算,可以实现高质量的输出线电压、最大化的线性调制范围和不平衡中点电压的控制。最后,通过仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。

基于双零序电压注入PWM策略的双三相永磁同步电机矢量控制

双三相电机四维电流矢量控制可以对六相逆变器死区效应和两套三相绕组不对称运行进行补偿。四维电流控制需要对两个子平面的参考电压同时控制,采用传统四矢量空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略较为复杂,且六相逆变器四矢量SVPWM具有脉宽调制(pulse width modulation,PWM)波形不对称,开关损耗较大等问题,采用基于载波脉宽调制的双零序注入PWM策略来实现四维电流矢量控制更为合适。通过分析过调制区基于中间矢量算法在z1-z2子平面注入的谐波电压,将双零序注入PWM策略的调制范围推广到过调制区,最后根据电压调制范围和电流控制维数,将基于双零序注入PWM策略的双三相永磁同步电机矢量控制分为3个调制区:正弦电流调制区,正弦电压调制区和过调制区,使其在线性调制区和过调制区之间可以平滑的过渡。实验结果验证了控制策略的有效性和可行性。

大功率交流恒流源自适应PWM策略研究及应用

在此针对如何减小交流恒流输出波形局部失真带来的谐波问题展开研究,提出了一种自适应脉宽调制(PWM)策略。该策略采用等效面积原理的自适应补偿正弦脉宽调制(SPWM)波方法,即利用小波变换实时分析电流波形畸变的相位和幅值,并根据分析结果动态修正SPWM载波的脉宽,从而实现误差补偿。该补偿算法由基于ARM内核的嵌入式系统完成,通过实验测试验证了该方法的正确性和可行性。测试数据表明:控制算法改进后的各项技术指标均优于改进前。系统最大输出电流可达100 A,电流相对误差不超过0.32%:电流THD小于1.1%,能满足低压电器生产检测领域对恒流输出的要求,有一定的市场应用前景。

三电平NPC逆变器的SHEPWM和DPWM切换策略研究

三电平中性点箝位(neutral point clamped,NPC)逆变器在中压大容量场合中广泛应用。中压开关器件的开关损耗较大,开关频率较低,采用特定谐波消除脉宽调制(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)可消除输出电压中大部分低次谐波,提高电流波形质量。但三电平拓扑存在中点电压偏移的问题,该调制实现中点电位调节较困难。利用注入零序电压能够实现断续脉宽调制(DPWM),注入不同的零序电压会使中点电位偏移不同。提出SHEPWM和DPWM切换策略,稳态下使用SHEPWM实现高质量电流输出,出现中点偏移时再切换到不同的DPWM实现调节。结合两者优点,在维持开关频率恒定的前提下实现高质量的稳态电流和良好的中点电位调节能力。最后,搭建2.5 MW三电平NPC逆变器仿真模型,验证所提切换策略的正确性和有效性。

基于SVPWM策略的三相逆变器损耗计算与仿真分析

首先分析讨论了低开关频率下的脉宽调制策略,引入一种省去坐标变换和扇区鉴定的空间矢量脉宽调制简化算法,来搭建SVPWM仿真模型,接着对两电平电压源型逆变器的功率损耗组成做了研究,以SVPWM技术为例提出各部分损耗的数学计算公式。在此基础上,在Matlab/Simulink平台搭建逆变器损耗模型进行仿真研究,并利用Matlab编程对逆变器损耗进行计算,验证所建立的损耗模型的可行性。深入分析了两电平电压源型逆变器在空间矢量脉宽调制、零矢量集中SVPWM策略下的功率损耗。最后基于该损耗模型剖析了调制比及开关频率分别对两电平电压源型逆变器功率损耗大小和效率的影响。

中点电压主动控制的三电平逆变器非连续PWM调制

为了减小中点钳位型三电平逆变器的开关损耗,通常采用非连续脉宽调制(DPWM)。但是当使用DPWM时,中点电压上会存在直流偏移和交流纹波,导致逆变器的输出电压上出现低频谐波(LFHs)。针对这一点,提出了低频谐波抑制的DPWM(LFHRDPWM)。当仅采用LFHRDPWM时,中点电压的自平衡能力丧失,故提出了中点电压主动控制(ANPVC),具有ANPVC的LFHRDPWM调制策略可以有效地降低LFHs,且中点电压的偏移可以很好地控制在允许范围内。最后,通过试验结果验证了所提出方法的有效性。

基于分类算法的六相同步风力发电机矢量控制系统研究

六相同步风力发电系统是一种新型的大容量风电系统,其机侧变流器可以采用矢量控制的可控整流拓扑。提出了一种基于分类算法双三相矢量空间脉宽调制的六相同步风力发电机矢量控制系统。在旋转矢量空间解耦坐标系下对机侧变流器矢量控制策略进行阐述,并提出了矢量控制系统及调制策略的目的。对基于分类算法的双三相矢量空间脉宽调制方案进行设计,并推导得到此方案能保证z1-z2子平面平均伏秒为0的原理。由于引入分类算法,该调制策略只需简单的线性计算即可确定开关电压矢量及其作用时间,无需对扇区及三角函数等进行计算。通过仿真和实验验证了此矢量控制系统具有良好的动静态性能,并能够有效对谐波电流进行抑制。

萤火虫算法在三电平NPC逆变器中的应用

针对特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)策略工作过程中准确求解开关角度难度较大的问题,利用萤火虫算法(FA)对SHEPWM策略的非线性方程组进行求解。同时,针对传统FA收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,通过加入惯性权重和高斯扰动策略,分别对FA中的个体位置更新和最优个体更新操作进行改进。利用MATLAB进行仿真。仿真结果表明,改进的FA能够更有效地降低输出电压的谐波畸变率,且具有更快的收敛速度以及更好的收敛精度。通过输出电压波形及其频谱分析,进一步验证了改进的FA的有效性。此外,改进的FA也可用于解决其他应用领域中的寻优求解问题。

单级高频隔离型三相双向AC/DC变换器研究综述

单级高频隔离型三相双向AC/DC变换器以单级式的结构可实现高频电气隔离、单位功率因数控制、双向电能传输和升降压变换,在微电网母线电压变换、储能装置功率变换等场合均具有重要的应用。文章基于电路拓扑、调制策略2个方面详述变换器的研究现状,分析各类拓扑和调制方法的工作原理和应用特点,总结拓扑结构机理和衍生方法,归纳考虑变压器伏秒平衡的空间矢量调制策略步骤。最后,从新型半导体器件的应用、软开关的实现和可靠性的提高3个方面对变换器的未来发展趋势进行展望。

基于开关电容和飞跨电容的十七电平逆变器

为减少在输出电平较多时开关电容多电平逆变器的器件数量,提出一种将开关电容与飞跨电容相结合的十七电平逆变器。结合逆变器工作原理,设计相应的调制策略和电压平衡策略,并优化关键电路参数,对开关电容、飞跨电容等3个电容值进行分析设计。该逆变器由开关电容升压单元和T型飞跨电容单元构成,使用3个电容器以及14个开关管实现了十七电平输出和2倍升压,且由单个直流电源供电。与其他十七电平逆变器相比,所提逆变器结构简单,同时避免高压逆变H桥的使用,且在开关数量、总开关电压应力、电容器数量等方面具有较大优势。最后,对该逆变器的稳态和动态性能进行实验验证和仿真验证。验证结果表明,所提拓扑具有较高的转换效率,实验测量范围内最高达到98.4%,且具有较好的并网工作性能。

轨道交通永磁同步牵引系统发展概况与关键技术综述

为系统分析和总结轨道车辆永磁牵引系统控制技术研究与发展趋势,介绍了永磁同步电机作为牵引电机应用于轨道交通领域的优缺点和国内外永磁同步牵引系统的应用情况;回顾了大功率牵引逆变器在低开关频率下的控制技术和永磁同步电机牵引控制技术,分析了脉宽调制策略、弱磁控制等关键技术的设计思想、研究方法等;总结了近几年国内外研究成果,讨论了各类控制方法的优点和局限,并展望了永磁同步电机在轨道交通牵引领域的发展前景和面对的挑战。研究结果表明:内置式永磁同步电机适用于直驱系统,具有体积小、效率高等优势;牵引逆变器通常采用混合脉宽调制策略,低频段采用异步调制,中频段为同步调制,方波工况下采用单脉冲调制,其中特殊同步调制下系统动态性能的提升和不同调制方法之间的平滑切换是牵引逆变器脉宽调制技术的难点;电机控制策略主要针对基于双电流调节器、电压矢量角弱磁控制和方波工况下弱磁控制这3种高速运行区的弱磁控制方法进行研究;在前期研究的基础上,应进一步考虑永磁同步电机的无位置传感器技术、故障在线诊断与预测和高精度参数辨识问题;牵引传动系统的机电耦合特性和短路故障处理是今后重点关注的研究方向。