基于改进虚拟空间矢量调制方法的中点箝位型三电平逆变器电容电压平衡问题

针对二极管箝位三电平逆变器在不同负载及调制比的条件下,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域,而利用虚拟空间矢量的调制方法,在输出三相电流之和为零时,即能实现对中点电压的完全控制,但需要进行大量的三角函数运算及扇区判断,增大了控制器的计算工作量和实现难度。提出一种改进的虚拟空间矢量调制方法。通过虚拟矢量空间尺度的放大,进一步减少小扇区的划分,简化计算。通过将虚拟空间矢量分解到60°坐标系,无需进行扇区判断以及大量三角函数的计算即可得到各桥臂开关管在每个开关周期内的开通时间,可在调制比≤2/3范围内实现中点电压平衡完全控制,同时在矢量选取和作用时间计算方面进行了简化。最后构建了二极管箝位三电平逆变器模型,对该方法在中点电压平衡控制上的有效性进行了验证。

中点电位不平衡度反馈的三电平虚拟空间矢量调制方法

中点电位不平衡是中点箝位型三电平逆变器的固有问题。提出了一种基于中点电位不平衡度反馈的虚拟空间矢量调制方法,考虑到中点电位偏移时小矢量和中矢量的变化,对三电平空间矢量进行重新分区,构造虚拟矢量。引入中点电位不平衡度,根据中点电位偏移方向和相电流的方向,选择有利于平衡中点电位的小矢量,合理安排矢量序列,实现对中点电位的精确控制。提出的控制算法能在全调制度下消除中点电位的低频波动,有效治理中点电位偏移,开关损耗低,动态性能好。仿真和实验研究验证了算法的有效性。

一种NPC型三电平变流器虚拟空间矢量调制策略的快速算法研究

在NPC型三电平变流器的调制策略中,虚拟空间矢量调制策略(Virtual Space Vector PWM,VSVPWM)是一种全调制度系数和全功率因数中点电压无波动的调制策略,但该调制策略的具体实现过程较为繁琐。分析了VSVPWM策略的基本原理,在此基础上提出了一种三电平VSVPWM策略的快速等效算法-各相电平作用时间计算法,这种快速算法不需进行传统三电平VSVPWM的复杂运算,更易于数字化实现。仿真和实验验证了文中理论分析的正确性。

三电平NPC逆变器的新型虚拟空间矢量调制策略研究

三电平NPC逆变器是目前应用最为广泛的多电平逆变器。针对三电平NPC逆变器存在的直流电容电压波动问题和共模电压问题,提出了一种新型虚拟空间矢量调制策略。提出的新型虚拟空间矢量调制策略一方面可以实现任意调制度和功率因数的直流电容波动控制;另一方面又减小了三电平NPC逆变器的输出共模电压。理论分析、仿真和实验表明,提出的方法较传统SPWM策略和虚拟空间矢量调制策略可减小50%的共模电压。

一种三电平虚拟空间矢量调制简化方法

虚拟空间矢量调制(VSVPWM)在三电平变换器中点电位平衡控制方面性能优异,可在全工况内实现中点电位平衡。传统的虚拟矢量调制算法中仍采用查表法,占用大量的计算资源。为简化VSVPWM算法,此处基于虚拟空间矢量的空间对称性提出在旋转60°坐标系下的扇区划分和基本矢量作用时间计算。实验结果表明了简化VSVPWM算法的有效性和正确性。

虚拟空间矢量调制的NPC型三电平并网逆变器预测控制

针对传统有限集模型预测控制算法遍历寻优计算量大的问题,提出一种应用于NPC型三相三电平并网逆变器的改进型模型预测控制方法.在建立NPC型并网逆变器数学模型的基础上,将虚拟空间矢量调制技术和有限集模型预测控制算法结合,根据中点电压平衡控制原理,通过虚拟空间矢量调制技术把27个基本电压矢量重构为19个虚拟电压矢量.在原有扇区划分的基础上,增加新的扇区作为辅助扇区,减少模型预测控制遍历寻优次数,降低系统的运算量.同时根据虚拟空间矢量调制技术实现对NPC型并网逆变器中点电压的控制,在模型预测控制的代价函数中省去了中点电压平衡控制这一项.在搭建的NPC型三相三电平并网逆变器系统模型上进行仿真分析,结果表明所提算法能够有效减少计算量,有效实现了中点电压平衡,系统动态性能和稳态性能均有提高.

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。

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。

基于虚拟空间矢量过调制策略的逆变器共模电压抑制方法

虚拟空间矢量调制(VSVM)技术因其在共模电压(CMV)抑制方面的独特优势而受到关注,但相较于空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,其线性调制范围较小,影响了逆变器的电压输出。分析了使用和弃用零矢量调制策略的CMV特性和线性调制范围,在此基础上提出了基于VSVM的过调制策略,推导出该策略下过调制补偿角与调制比之间的关系式,并设计了所提策略的具体实现过程。最后通过实验分析了采用所提策略时逆变器的CMV特性和线性调制范围等,实验结果验证了理论分析的正确性和所提策略的可行性。

基于载波实现的二极管钳位型三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽调制方法

首先介绍了二极管钳位型三电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)和虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)原理,给出VSVPWM在第一扇区各分区的开关序列。建立包含中点电压平衡方程在内的二极管钳位型三电平逆变器的调制模型,分析VSVPWM策略与基于载波脉宽调制(CBPWM)策略的内在联系,得到基于载波调制的VSVPWM方法(CB-VSVPWM)。在保持输出线电压不变的前提下,改变某一相1电平作用时间来调节由于参数及积累误差造成的中点电位的偏移。最后,实验结果验证了理论分析的正确性。

变虚拟空间矢量的三电平NPC变换器中点电位平衡控制策略

在多电平变换器研究领域,三电平中点钳位逆变器目前是一种研究比较广泛的一种拓扑结构,但是此拓扑结构容易造成中点电压偏移问题。基于理论上虚拟空间矢量的调制方法可以实现分压电容中点电压平衡控制,因此,为增强中点电压平衡的控制效果,提出调节虚拟中矢量中点电流和分配正、负小矢量作用时间的中点电压平衡控制方法。相对虚拟空间矢量脉宽调制算法和混合式调制算法来说,所采用的可变虚拟空间矢量控制算法简单、实用,能实现三电平NPC变换器中点电位平衡控制。

三电平ANPC逆变器变虚拟空间矢量控制策略

针对三电平有源中点箝位(ANPC)逆变器存在的中点电压平衡问题,提出一种基于虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)的改进控制策略。通过在原虚拟空间矢量开关序列基础上,根据开关损耗特点重新优化整合,并实时采样逆变器的中点电压偏移值与三相负载电流大小,根据两者对应关系动态选择相应开关序列,实现中点电压平衡控制目标。在满足中点电压平衡的同时,相比较传统VSVPWM策略的九段式开关序列,采用的改进式开关序列有效减小了每个开关周期内功率器件的切换次数,降低了逆变器的导通与关断损耗。最后通过Matlab/Simulink仿真并搭建实验平台验证了控制策略的有效性。

考虑中性点电位的三电平虚拟空间矢量窄脉冲抑制

三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)应用广泛,但由于是三电平控制,在某些区域会产生窄脉冲,从而带来不必要的开关损耗和热量积累。分析了VSVPWM的窄脉冲分布,利用差模电压和共模电压对窄脉冲进行了抑制,同时将中性点电位控制在小范围内波动。仿真和试验证明了该方法能够抑制绝大部分窄脉冲,并且不会造成输出波形畸变和谐波增加。

一种基于虚拟空间矢量的三电平NPC变换器中点电位平衡控制方法

为了解决中点箝位式(NPC)的三电平变换器拓扑结构容易导致直流侧中点电位不平衡和传统虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)在大调制比的情况下无法维持中点电位平衡的问题,在虚拟空间矢量脉宽调制的基础上,对虚拟零矢量、虚拟长矢量和虚拟中矢量进行了进一步的研究后,对这三个虚拟电压矢量的定义进行了改进,得到了一种改进的控制方法,使在高调制比下依然可以控制中点电位的平衡。从而与传统虚拟空间矢量脉宽调制方法相比,改进后的虚拟空间矢量脉宽调制方法让可控范围变大,整体的控制效果更好。最后进行了仿真,其结果证实了该控制方法在大调制比的情况下可以维持直流侧中点电位的平衡。

高频三电平低调制比区窄脉冲抑制混合调制策略

针对高频三电平变流器运行于低调制比区存在窄脉冲问题,提出开关序列空间平面限制区的概念,并设计一种混合调制策略。建立了基本矢量作用时间和功率器件开关时间的差值函数,在空间矢量平面内分析了该差值函数的图像。以此为依据分析了三电平虚拟空间矢量调制产生窄脉冲的区域,提出差值函数值小于零的区域为基本电压矢量序列的限制区,在限制区内无法实现传统虚拟空间矢量所需的基本电压矢量序列。通过限制区面积大小评估调制策略与开关频率的关系,给出不同调制策略下最高开关频率的选定方法。并给出低调制比区新型扇区划分方法,设计混合调制策略。利用三电平基本矢量的冗余性,在不同的区域设计电压矢量序列,进而实现窄脉冲的抑制。仿真及实验结果均验证了其有效性。

三电平NPC逆变器中点电压平衡混合调制策略

针对二极管中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器直流侧电容电压不平衡问题,提出一种混合空间矢量脉宽调制技术(Space vector pulse width modulation,SVPWM)和虚拟空间矢量脉宽调制技术(Virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)的控制策略。采用60°坐标系,通过大扇区旋转模型和小扇区重新划分以简化计算,即在低调制比时,通过一系列处理简化SVPWM算法,并设计PI控制器以调节小矢量作用时间平衡中点电压;在高调制比时,改进VSVPWM,重新定义小、中矢量在降低共模电压的同时设计滞环比较器以平衡中点电压。仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。

一种双输出准五电平逆变器及其VSVPWM算法

提出一种新型的三相双输出准五电平逆变器(dual-output quasi-five-level inverter,DO-FLI)拓扑结构,DO-FLI可以实现两组频率和幅值可调的交流电压输出。DO-FLI是基于T型四电平转换器而改进的;在T型四电平转换器上共增加了3个开关和6个箝位二极管,并将直流侧的1:1:1电源转换为1:2:1直流电源,形成了新的拓扑结构。由于DO-FLI直流侧电源的不对称性,会缺失部分输出矢量,这将导致开关频率的增加。为了降低开关频率,提出了一种虚拟空间矢量脉宽调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)的调制策略,并与分时调制思想相结合,实现了对两级逆变器的单独调控。实验和仿真结果的正确性说明了调制策略的有效性和所提拓扑结构的可行性。

静止同步补偿器新型双闭环控制策略研究

主要研究二极管钳位三电平静止同步补偿器中的控制策略问题,对于传统解耦控制策略中DQ轴都需要电感的准确值,而实际系统中电感量值会变化的问题,提出对传统解耦控制进行改进,得出无需电感值的解耦控制策略.然后就60°坐标系在虚拟SVPWM算法下直流母线电容电压的平衡控制方法进行了仿真研究.最后搭建了基于新型解耦控制策略的系统仿真模型进行仿真验证,并动手搭建以DSP2812最小系统为主控制器的实验平台,进行了基于新型控制策略的无功补偿实验,实验结果表明,理论分析和仿真结果的正确性.

三电平ANPC逆变器中点电压平衡的VSVPWM控制策略

提出了一种用于控制三电平ANPC逆变器中点电压平衡的改进式虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法,该方法使用与传统VSVPWM调制方法一样的基本矢量参与合成虚拟小矢量和虚拟中矢量,并根据采样得到的中点电压偏移情况以及三相电流的大小。在低调制度时,重新计算合成虚拟小矢量的正负小矢量的分配系数;在调制度较高时,重新选择产生不同中点电流的改进式虚拟中矢量,从而达到动态调节中点电压平衡的目的。此方法增强了中点电压平衡的控制效果,且实现了对整个矢量空间范围内中点电压的控制。最后,通过仿真和实验验证了所提出的控制策略的有效性。

基于VSVPWM的三电平中点电位补偿平衡控制

针对二极管钳位型(NPC)三电平逆变器存在着中点电位不平衡的问题,通过分析中点电位的波动机理,提出一种基于虚拟空间电压矢量调制(VSVPWM)的准确补偿中点电位的控制策略,引入虚拟中矢量和电压调整系数f,充分利用新的合成矢量对中点电位波动的平衡作用,根据中点电流的流向,对不同的正、负小矢量分配不同的调整系数;同时根据检测到的中点电位偏差,采用一种滞环控制的方法,在传统的基于k值的矢量调整控制和基于f值的准确补偿控制之间进行切换控制。仿真分析和实验结果表明,基于本方法的中点电位补偿控制策略,具有很好的中点电位平衡效果。