三相异步电机空间矢量脉宽调制矢量控制系统仿真

在分析三相异步电机数学模型的基础上,建立了转子磁场定向、多闭环控制系统的仿真模型。其转速、转矩、磁通的闭环均采用PI控制,并采用了SVPWM的调制方法。系统的仿真结果表明了该系统的合理性和有效性。

应用于无线射频芯片测试的调制矢量网络分析技术

1 引言 对半导体制造商而言,在高频带宽移动通信应用市场方面潜在的利润回报,正在促使制定出高频带宽通讯的标准。DSSS技术(Direct Sequencespread spectrum)在无线本地网和第三代通信设备上的应用使半导体制造商面临日益严峻的挑战。为了在残酷的竞争环境中取得成功,集成电路制造商必需增加对高度集成无线射频芯片进行复杂的测试测量,并减少测试次数。

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。

基于多参数估计的矢量调制器矫正技术研究及验证

上海软X射线自由电子激光(Shanghai Soft X-ray Free-electron Laser,SXFEL)在搜寻最大加速相位的过程中微波低电平(Low Level Radio Frequency,LLRF)系统的射频输出幅度会产生振荡,进而影响整个装置的稳定性。针对此问题,本文开发了基于多参数估计的矢量调制器(Vector Modulator,VM)矫正技术,用于稳定微波功率源的输出幅度,并且在闭环控制中降低幅、相两个环路的串扰。该方法首先分析并建立了VM的非理想模型,通过系统真实的输入输出估计模型中的多个参数,设计了矫正算法以补偿非理想因素对系统造成的影响,使VM输出的激励信号不仅具有更好的幅相隔离度,而且可同时消除输出波形与回测波形之间的相位差。实验结果表明:经该方法矫正后,相位设定值的改变对VM输出幅度的影响由4.0%(Root Mean Square,RMS)下降到0.19%(RMS),同时相位的设定值与回测值的偏差控制在0.18°(RMS)以内。

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。

模拟矢量调制器原理及其在T/R组件中的应用

有源相控阵天线系统是近年来国内外天线技术研究的一个热门领域。由于相控阵天线阵元间距随着工作频率的升高而变得越来越小,对相控阵T/R组件的尺寸提出了更高的要求。同时,为了保持相控阵天线系统的电扫特性,需要对幅相进行精细的控制。模拟矢量调制器(VM)因其较小的体积、低廉的成本及较高的控制精度得到了重视。基于模拟矢量调制器原理,介绍了VM体制T/R组件的特点及应用情况,并进行样件验证,说明了VM体制T/R组件在相控阵中具备较好的应用前景。

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。

考虑中点电压不平衡的中点箝位型三电平逆变器空间矢量调制方法

论述了中点电压偏移时,中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的空间矢量调制方法(space vector pulse-width modulation,SVPWM)。当中点电压偏移时,电压矢量本身的变化和平衡算法所带来的冗余矢量作用时间所引起的合成误差。经计算得到不同调制度时的合成误差曲线。将中点电压的不平衡因子引入矢量的选择和作用时间的计算中,利用不平衡因子调整矢量作用时间。比较了当逆变器带有异步电机负载时,传统矢量调制方法和改进的调制方法在电机启动过程系统的响应特性。表明改进的算法不仅能使三电平逆变器的输出电压谐波含量大幅减少,并且中点电压不平衡、电机转矩脉动、电流畸变也大幅度减小。

一种新型的组合变流器错时采样空间矢量调制技术分析

载波相移 SPWM 技术具有器件开关频率较低,等效开关频率较高,动态响应好,各个变流器单元工作负荷均衡等优点。SVM技术具有的器件开关频率降低1/3,直流电压利用率提高15%,便于数字实现等优点。将二者有机得结合在一起,便可得到组合变流器错时采样SVM(STS-SVM)技术。该技术具备二者的优点,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率而不是简单地将谐波向高次推移,因而具有良好的谐波特性。该技术可方便应用于中高压电机、电力有源滤波器等场合,具有一定的工程应用价值。

中点箝位式三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制研究

论述一种中点箝位式三电平逆变器SVPWM原理及其实现方法。为避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制算法,利用三个判断规则,可以很方便地确定出参考矢量所在的扇区和小三角形,给出了合成矢量的相应输出电压矢量,推导出三角形顶点工作矢量的作用时间。并提出一种充分利用冗余电压矢量的中点电压控制方法,实现了电容电压的平衡。实验研究结果证实本文提出的调制算法是正确且有效的。

18开关双级矩阵变换器的空间矢量调制策略及其仿真研究

该文推导了从常规矩阵变换器(CMC)到双级矩阵变换器(TSMC)的演变过程,证明了二者开关函数等效、变换功能相同。由于拓扑结构不同,二者的空间矢量调制方法存在差别,该文分析了TSMC的几种典型拓扑电路,以18开关拓扑结构的TSMC为例,分析推导了其整流级和逆变级的空间矢量调制策略,给出了实现零电流换流的开关矢量顺序,并利用MATLAB对18开关TSMC调制策略进行仿真研究,仿真结果表明了TSMC具有和CMC同样优良的输入输出性能,验证了该文理论分析和调制策略的正确性。为双级矩阵变换器的进一步研究和软硬件设计提供了理论基础。

减少间接矩阵变换器共模电压的改进空间矢量调制策略

为抑制间接矩阵变换器工作时产生的共模电压,分析传统空间矢量调制下间接矩阵变换器的共模电压分布规律,并提出一种减少共模电压的改进空间矢量调制方法。该方法的核心思想在于整流级和逆变级的零矢量重组,完全不同于传统空间矢量调制。该方法一方面大幅度的降低了共模电压,另一方面降低了逆变级的开关损耗,改变了系统开关损耗分布。实验和仿真结果验证了该方法的有效性。

空间矢量调制的矩阵式变换器仿真模型研究

该文用Matlab Simulink 建立了空间矢量调制的矩阵变换器的2个仿真模型,1个简化模型,1个复杂模型。简化模型中,开关矩阵由9个理想开关组成, 不考虑任何换流引起的短路问题。在用于验证控制策略改进方法,试验外围电路参数及模型中模块的正确性时,简化模型可代替复杂模型。复杂模型主要用于模拟实际系统,用于检验在简化模型下已验证的策略或参数在实际条件下的工作情况。2个仿真模型的结果证明:矩阵式变换器的简化模型在验证功能上和实际模型能达到同样的效果,并能大大提高工作效率。2个仿真模型为矩阵变换器软、硬件的研究和调试带来极大方便。

一种基于三电平矢量调制波的多电平调制方法

以五电平为例简述了多电平空间矢量调制(SVM)的实现方法,在此基础上分析了多电平SVM与多电平载波调制的联系和区别,指出多电平SVM比载波调制在开关组合的选择上更加灵活,使得多电平SVM更有利于输出电压波形的优化和输入直流侧的功率平衡,但是多电平SVM的实现相对复杂。因此文中提出了一种改进的多电平调制方法,该方法基于三电平矢量调制波,折衷了多电平SVM和载波调制的优缺点,既利用了SVM在调制波过零点附近增加开关次数来减小输出电压波形畸变的优点,又可以通过三电平矢量调制计算出调制波,使用载波调制的方法实现,使得该方法的计算量不会随着电平数的增多而大幅度增加。所建立的五电平实验模型验证了该方法确实可行。

一种完全基于两电平空间矢量调制的三电平空间矢量调制算法

在研究两电平逆变器与三电平逆变器之间SVPWM本质的基础上,提出了一种基于两电平空间矢量的三电平空间矢量算法。三电平空间矢量控制中分区算法可由两电平矢量作用时间的计算结果获得,并且这两种逆变器的矢量作用时间可以通过一个线性矩阵转换。为了分析三电平逆变器的脉冲序列模式,按照矢量之间切换的可能性,提出了一种新的可用于描述矢量开关序列的分类标准。针对传统的和改进的作用序列进行逆变器输出谐波的评估。文中所提的各种理论与算法都可以非常容易地推广到更多电平的系统中。为了验证所提算法的正确性,进行了实验验证。

基于空间矢量调制的直接转矩控制算法研究

针对传统的直接转矩控制由于采用滞环比较器对磁链和转矩进行直接控制,导致出现开关频率不恒定,磁链和转矩脉动大的问题,提出一种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法。根据感应电机的数学模型,建立磁链、转矩双闭环PI控制回路。直接以磁链和转矩作为控制量,采用空间电压矢量调制策略。该方法具有矢量控制连续平滑和直接转矩控制快速响应的特性。仿真和实验结果表明,相对于传统的直接转矩控制,基于空间矢量调制的直接转矩控制方案的开关频率恒定,大大减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,使系统具有良好的动、静态性能,验证了该方法的可行性和有效性。

级联型逆变器的新型简化多电平空间矢量调制方法

传统多电平空间矢量调制(space vector modulation,SVM)方法需要大量的矢量选择等复杂运算,级联数目较高时,算法变得异常复杂而难以实现。该文借鉴载波移相调制的思想,提出一种新颖的基于两电平SVM的简化多电平SVM方法。将各级H桥逆变器施加相同幅值和相位的电压矢量,而将各自的电压矢量更新时间相互错开,进而形成相应的多电平输出电压波形。每个采样周期只需依据两电平SVM算法计算一单元的主、辅电压矢量及其作用时间,计算量与级联数目无关,进而显著简化了算法难度,并增强了可扩展性。三单元情况的仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。