一种拓展模块化多电平变换器的光伏系统稳定运行范围的谐波补偿调制策略

由于阴影遮挡、损坏等问题,基于模块化多电平变换器的光伏系统中存在光伏(PV)输出功率不平衡的现象,会使高输出功率PV对应的子模块过调制。谐波补偿调制策略是解决该问题的一种常见方案,通过向高功率PV的子模块中注入谐波而避免子模块过调制,低功率PV的子模块(称为正常子模块)则需要补偿数量相同、相位相反的谐波,使桥臂内的谐波相抵消而不会造成桥臂电压和电流畸变。然而,在PV功率严重不平衡时,为了避免高功率PV的子模块过调制,现有谐波补偿调制策略需要注入的谐波过大,会超过正常子模块的补偿范围,使正常子模块出现过调制,导致桥臂电压和电流畸变,影响系统的稳定运行。该文提出一种新型谐波补偿调制策略,在高功率PV的子模块不发生过调制的前提下避免正常子模块过调制,保证系统的稳定运行。同时,该文对不同谐波补偿调制策略稳定运行范围进行了定性和定量评估,表明所提谐波补偿调制策略能在更多PV功率不平衡工况下稳定运行。通过仿真与实验验证谐波补偿调制策略在模块化多电平变换器光伏系统中的可行性与理论分析的正确性。

动态乐音谐波调制的听感谐和性分析

使用正弦加剩余噪声模型对不同乐器的乐音信号进行动态谐波调制,通过主观评价实验对不同调制模式下乐音的谐和感、粗糙感、自然感、尖锐感四项听感指标进行对比打分。结果表明,谐波调制所带来的谐和相关听感的影响以及合奏的协和感变化,在不同音色类型中具有一致性,谐和听感结果与调制方式有关。

模块化多电平变换器三次谐波注入调制策略研究

相比于正弦调制策略,三次谐波注入调制策略可有效提高直流侧电压利用率、提高模块化多电平变换器(MMC)的容量,但输出电压、电流引入了高次谐波分量。子模块电容电压的波动过大将导致电容容量增加、成本增加,为此研究了高次谐波分量对MMC暂态特性的影响,尤其是对子模块电容电压波动的影响,并在PSCAD中搭建了仿真模型,仿真结果表明:采用三次谐波注入调制策略将在输出电压、输出电流中引入高次谐波分量,提升了MMC的传输容量,而且抑制了子模块电容电压波动,提升了MMC的工作特性。

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的初值问题研究

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法,通过开关时刻的优化选择,消除选定的低频次谐波,具有波形质量、效率、直流电压利用率都高、直流侧滤波器尺寸小等一系列优点,所以受到人们的普遍关注。该文提出一种基于面积相等和注入零序谐波相结合的非线性方程组的初值求取的方法,简化了多电平逆变器SHEPWM非线性方程组初值的求取方法,显著提高了初值的有效性,根据一个调制度数值和谐波消除目标确定的初值,往往适用于同样谐波消除目标下、调制度在该值附近的一个范围内的所有SHEPWM非线性方程组,并且较大加快了求解非线性方程组的迭代过程的收敛速度;以五电平电压源逆变器为例,采用电力电子专用仿真软件POWERSIM6,对非线性方程组的数值解进行了仿真研究,结果证实了所提初值求取方法的有效性和实用性。

谐波电流最小同步优化脉宽调制策略研究

在许多大功率交流传动领域,由于开关损耗较大,功率半导体器件的开关频率不能过高,通常在1 kH z以下,逆变器工作在较低的载频比下,因此对逆变器相电流谐波抑制就变得十分紧迫。为达到相电流谐波最优化的目的,需要依靠一定的数学约束条件对调制波形进行精确控制,因此可编程优化调制策略得到广泛应用。其中将谐波电流最小作为约束条件的优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)是一种非常具有吸引力的解决方案。该文以谐波抑制能力较弱的两电平三相三桥臂电压型逆变器为研究对象,给出使得输出电流谐波最小的优化脉宽调制较为精确的约束条件,并且完成全调制范围、多种波形发生条件下的优化函数多解的比较,并最终给出最优的优化开关角组合。比较该调制技术与其他传统的脉宽调制技术在谐波抑制能力方面的性能,并经过仿真与实验进行验证。

五相电压源逆变器最近四矢量最小谐波电压调制方法

为了优化五相电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)空间矢量调制的输出电压,降低输出电压的谐波分量,减少在五相电机所产生的谐波电流,降低电机运行噪声,提出一种谐波电压最小的最近四矢量五相空间矢量调制算法。通过引入合成基本矢量的方法,在三次谐波子平面对谐波电压进行数学分析,得到了最小谐波电压的调制算法。在最近四矢量的正弦调制区,选取合适的合成基本矢量,可使相电压谐波成分抑制为零;在非正弦过调制区,通过谐波最优解来求出空间矢量所在扇区的两合成基本矢量的大小,实现最小谐波的空间调制算法。通过仿真和实验,同两矢量和改进四矢量调制算法进行比较,仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性和可行性。

链式多电平变换器特定谐波消除脉宽调制方法研究

链式多电平变换器调制方法中,特定谐波消除脉宽调制SHEPWM(SelectedHarmonicElimi-nationPulseWidthModulation)具有输出波形质量高、消除谐波效果好、直流电压利用率高等优点。研究了链式多电平变换器的SHEPWM技术,针对其1/4周期对称的阶梯波形,给出了一种每个H桥开关频率相同的控制方法,同时列出了该方法下的链式多电平变换器的SHEPWM通用非线性超越方程组,重点提出了利用单个H桥的开关角度叠加求取初值的方法。以5电平链式多电平变换器为例,通过Matlab仿真证明了结论的正确性。

基于调制迭代谐波分析法的交直流混联输电系统多谐波源研究

提出了一种交直流混合输电系统多谐波源的分析方法,即调制迭代谐波分析法(modulation and iterative harmonic analysis,MIHA)。该方法将调制理论和迭代谐波分析法相结合,既合理模拟换流站的非线性行为,解决了交直流系统的接口问题,又通过迭代使谐波计算更准确。为验证调制迭代谐波分析法的正确性和有效性,以某个典型的交直流并联输电系统为例,采用该方法对其稳态运行状况编制了程序,并对交流网络、直流网络和换流器各处的谐波电压、电流进行了计算。同时,采用电力电子详细器件模型对其进行了时域仿真校核,证明了MIHA法的正确性和有效性。

基于电流谐波优化的混合脉宽调制策略

受轨道车辆牵引功率大、开关频率低的限制,牵引传动系统多采用低频区异步调制,基频以上单脉冲调制的脉宽调制方式,且在中频过渡区通常需采用优化同步调制以达到改善变流器输出特性的目的。电流谐波最小脉宽调制技术(CHMPWM)是优化同步调制的一种,它以电机电流谐波整体最优为目标进行调制,有助于高性能电流闭环控制的实现,近年来受到广泛关注。对基于电流谐波优化的混合脉宽调制策略展开研究,首先分析CHMPWM的开关角求解方法及不同开关角分布方式对其性能的影响,并从电流谐波、转矩脉动等方面与特定谐波消除脉宽调制技术(SHEPWM)进行对比;然后完成基于现场可编程门阵列(FPGA)构架的混合脉宽调制技术,并实现不同调制模式间的平滑过渡。最后对所提方法进行仿真和实验验证。

两类多电平逆变器多波段特定谐波消除脉宽调制求解算法的比较

针对目前缺乏对特定谐波消除脉宽调制求解算法的非线性求解法和线性求解法应用于同一种逆变器电平拓扑进行研究的问题,针对级联型多电平逆变器建立了基于同伦算法的非线性求解方程和基于Walsh函数的线性求解模型,在多种拓扑条件下对比了两种算法求得的开关角轨迹、求解上限及消谐效果,分析了多波段调制模式下各算法初始求解条件的设置,得出了同伦算法和Walsh函数的求解特点、优劣性及在不同控制条件下的适用性,并提出将2种算法应用于同一种逆变器电平拓扑时可减小求解工作量,提高控制灵活性。

基于谐波调制的低功耗超宽带脉冲收发器设计

为实现更高的超宽带近场数据传输,提出一种基于脉冲谐波调制的集成低功率收发器。该收发器在发射器(Tx)端使用两个具有特定振幅的窄脉冲,来抑制由接收器(Rx)高Q值LC谐振电路引起的码间干扰(ISI),从而实现高数据率。提出的接收器结构是以非相干能量检测为基础,检测使用了基于脉冲的新型自动增益控制电路,这大大降低了短耦合距离内的功率消耗(46%)及ISI。提出的收发器采用0.35μm标准CMOS工艺制成。测试结果显示,当距离为10 mm时,实测数据传输速率为20Mbyte/s,误码率为8.7×10^(-8)。当电源电压为1.8 V时,提出的发射器和R接收器的功率损耗分别为180 p J/bit和12.15 p J/bit。

基于激光谐波调制的深孔内壁三维面型分析系统

为了快速精确地获取深孔结构内壁三维面型,从而分析深孔加工质量,提出了一种基于激光谐波调制的线型扫描系统,设计了可深入深孔结构的反射式光学系统。研究了通过时间窗滤波的谐波匹配点云优化算法,该算法利用谐波调制相位范围对近轴线扫描区域进行阈值分离,从而完成点云数据的滤波。实验针对三种不同类型的深孔进行了测试,并采用Handyscan三维成像仪进行了点云数据对比。文中对5 cm×5 cm的内壁区域进行了量化分析,对比了优化前后的三维点云图像。优化前的点云中明显包含很多杂散点,综合平均偏差为0.53 mm,而采用优化后,噪声被有效抑制,综合平均偏差降为0.12 mm。在x轴方向上,系统位置偏差均值为0.240 mm,在y轴方向上,系统位置偏差均值为0.228 mm。由于优化后降低了需要计算的点云总量,故其收敛速度也有一定的改善,在3 000点以上趋于稳定,约为优化前用时的65.8%。可见该系统适用于深孔内壁三维面型检测,为深孔测试与数据降噪提供了新的思路。

多谐波相参调制信号激励下的系统参数辨识

探讨了用来辨识飞行器上线性系统参数的新激励———多谐波相参调制信号 (SPHS)的性质及其在参数辨识中的具体应用。实验中运用系统辨识、参数估计、镜像映射原理 ,借助MATLAB方便的矩阵运算能力 ,辨识了一个系统参数 ,结果说明此方法编程实现简洁、迅速 ,辨识精度高 ,适合系统的快速参数辨识。

基于周期谐波扩频调制的永磁同步电机高频边带声振抑制

该文以电动汽车后桥驱动用12槽-10极永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于周期谐波扩频调制技术,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术所引入的边带谐波成分与高频声振响应进行抑制与优化研究。分析了边带电流谐波频谱与径向电磁力主要的阶次特征分布。建立了完整的谐波扩频功率谱解析模型,对锯齿波和正弦波两种典型的周期信号进行了理论解析,并分析了扩频宽度和调制因子对抑制效果的影响。通过样机及测控实验平台,对不同工况下的边带电流谐波和声振响应进行了验证。结果表明,周期谐波扩频调制能够有效抑制边带电流谐波,多转速工况下噪声响应的中心频带优化20dBA以上;锯齿波扩频调制的抑制效果优于正弦波扩频调制;正弦波扩频调制对扩频宽度的变化较为敏感。

基于调制迭代法的输电系统多馈入谐波分析

基于调制理论和迭代理论,提出了一种新的谐波分析方法,即调制迭代谐波分析法。将调制迭代分析法运用于高压直流输电系统多馈入谐波分析中,以多馈入高压直流输电系统为例,用该方法计算各换流器谐波电压电流,同时,利用MATLAB/SIMULINK进行时域仿真。将计算结果与仿真结果进行算例分析,比较是否一致,从而论证调制迭代理论的正确性和可行性。

高速磁悬浮牵引系统大功率三电平整流器特定谐波消除脉宽调制策略

高速磁悬浮列车牵引供电系统采用大功率背靠背三电平有源中点钳位(ANPC)变流器。为在低开关频率下降低网侧电流谐波,基于三相静止坐标系的线性扩张状态观测器(LESO)和比例谐振(PR)控制,提出一种适用于大功率三电平整流器的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)策略,并设计相应的死区补偿方法。高速磁悬浮列车在运行过程中,定子段换步会造成逆变侧负载剧烈变化,从而引起网侧电流的大幅度改变。考虑到SHEPWM动态性能较差,提出一种在换步阶段对离线计算的开关角进行在线修正的方法,可提高基于SHEPWM整流器闭环控制的动态调节能力。最后,利用背靠背三电平ANPC变流器实验平台进行实验,验证了SHEPWM提高网侧电流质量的优越性以及所提策略提高SHEPWM闭环控制动态性能的有效性。

自适应三次谐波注入的回接型LCL光伏逆变器共模谐振电流抑制方法

三电平逆变器具有损耗小、谐波低等优势,在非隔离型光伏系统中广泛应用。因其常采用中点回接型LCL滤波器抑制漏电流,易引发共模谐振电流,影响并网系统稳定性。为此,该文揭示了共模谐振电流的产生机理,研究了调制策略对共模谐振电流的影响。提出一种自适应3次谐波注入算法,有效降低了共模谐振电流。首先,为保证调制的正确性,推导了3次谐波注入系数的取值范围;然后,根据直流电压和调制度,提出了3次谐波注入系数的自适应律,以提升逆变器系统并网性能;最后,为便于工程应用,降低控制器的计算负担,推导了基于电流闭环控制的3次谐波注入实现方法,该方法计算量小、稳定性好、适用范围广。该方法为3次谐波注入调制算法的应用提供了理论支撑和实现途径,具有较强的工程应用价值。仿真和实验结果证明了不同工况下提出方法的正确性及有效性。

基于二次谐波调制的二极管激光器在尾气遥感监测中的应用

本文介绍了机动车尾气遥感监测的物理原理,并详细阐述了可调二极管激光吸收光谱学技术,以及在调制过程中的二次谐波调制技术。随后介绍了基于可调二极管激光器的机动车尾气遥感监测系统,剖析了技术难点和解决方法。

直接序列扩频谐波载波偏移调制

该文提出直接序列扩频谐波载波偏移(HOC)调制方法。HOC信号的扩频码流由成谐波关系的子载波调制扩频波形构成,其自相关函数是包络和阵因子的乘积。分析表明,HOC信号的相关函数具有窄主峰,主峰宽度为信号的撑张带宽的倒数。该文分别就理想随机码和周期性伪随机码给出HOC信号自相关函数的解析表示式。该文指出,类似二相载波偏移(BOC)调制信号的周期性子载波偏移调制的信号均可表示成HOC信号。HOC信号具有可分解性,可时分实现。HOC信号的窄主峰,次峰可控制以及可分解性,决定其具有更好的距离分辨力和抗多径干扰以及抗人为干扰性能。该文通过HOC信号的具体构成例,给出了峰值平均功率比抑制的找平法。该文最后特别讨论了大撑张带宽HOC信号的性质。

次谐波调制下光注入DFB-LD结构的可调谐光电振荡器

为实现具有高频谱纯度、低相位噪声的宽带可调谐微波信号生成,提出并通过实验验证了一种次谐波信号调制下光注入半导体激光器结构的光电振荡器,其原理为通过利用光注入半导体激光器的单周期(P1)振荡工作状态和波长选择放大特性实现可调微波信号生成,并进一步通过在光电振荡环路中引入次谐波信号调制对系统生成微波信号的频率稳定性、边模抑制比与频谱纯度进行优化。实验结果表明,文中方案提出的光电振荡器可以生成输出功率大于5 dBm,频率调谐范围为12~18 GHz的微波信号。同时,系统生成的微波信号的3 dB带宽为100 kHz,边模抑制比可达51 dB,且信号在频偏量为100 Hz和10 kHz处的相位噪声分别为-78 dBc/Hz和-109 dBc/Hz。此外,光电振荡器生成微波信号的频率调谐范围只受系统中使用的各类光电器件工作带宽的限制,通过采用具有更大带宽的光电器件可以实现更高频率的微波信号生成。