逆变开关电源消谐波技术研究及SPWM脉冲产生器设计

分析和研究了指定消谐波技术,得出了满足消谐波要求的SPW M脉冲开关电角度表,设计了基于消谐波技术的SPW M脉冲产生器。有选择地消除谐波成分,是提高变频电源、电机调速和UPS性能指标的一种非常有效的技术途径。

九开关逆变器多电机系统共模电压抑制

具有两个输出端口的九开关逆变器(NSI)在多电机控制领域具有减少开关器件、降低系统成本的优势.针对传统的九开关逆变器虽然能够独立控制两台电机,但其共模电压较高的问题,分析九开关逆变器不同开关状态对共模电压幅值的影响,提出利用两电平九开关逆变器的12个非零矢量对作为模型预测控制新的控制集,可将共模电压幅值限制在±Udc/6范围内.最后进行了仿真实验,验证了该方法的有效性.

基于积分滑模控制的四开关三相Cuk逆变器研究

此处提出一种基于Cuk变换器拓扑结构的四开关三相(FSTP)逆变器设计方案,称之为FSTPCuk逆变器。首先分析了FSTPCuk逆变器的拓扑结构,然后推导了Cuk变换器的四阶模型,并将其简化以适用积分滑模控制器(ISMC)。在简化系统模型的基础上,设计了由等效控制部分和开关控制部分组成的ISMC,并将其应用于FSTPCuk逆变器。最后,通过试验装置对所提出的概念进行了验证。试验结果表明了该逆变器的有效性。该拓扑结构能够提供纯正弦输出电压。与传统的FSTP逆变器相比,FSTPCuk逆变器提高了输入直流电源的电压利用率,提供了更高的输出线电压,可以扩展到直流输入电压的全值。采用积分滑模控制,以优化系统的动态特性,能够保证系统在不同工况下的鲁棒性。

九开关逆变器供电的双Y移30°PMSM开路故障诊断

本文在双Y移30°PMSM逻辑动态模型基础上,提出一种九开关变换器开关管开路故障诊断方法。建立九开关变换器开关管通断信号与电机相电压之间的逻辑关系,推导出电机驱动系统逻辑动态模型,通过逻辑动态模型提供的电压先验信息与含有故障信息的电压实际输出值比较,提取故障信息,可对任一开关管开路故障进行准确定位。

一种新型六开关逆变器改进载波移相调制策略

传统两单元级联H桥在载波移相脉宽调制(CPS-PWM)策略下存在输出电平数少,谐波含量高的问题.为了解决以上问题,提出了一种两单元级联九电平开关逆变器新型拓扑结构以及对应的改进型CPS-PWM调制策略.不仅解决了输出电平数少的问题,而且保证了输出电压波形的质量,也实现了两个单元之间的功率自均衡,仿真及实验研究证明了上述理论分析的准确性和切实性.

基于粒子群神经网络的逆变软开关弧焊电源恒流控制的研究

目前,在一定的工业生产中,要求逆变软开关弧焊电源具有精确、有效的控制。但传统中使用的的PID控制器的控制效果很难达到令人满意的程度。因此,采用粒子群神经网络算法,设计了具有自适应调整功能的PID控制器。通过对系统运行状态的在线学习,智能化地修正PID的三个输出参数,进而控制系统中逆变器的功率开关器件的导通时间,最终实现整个系统的恒电流输出控制。仿真结果表明:将粒子群神经网络算法运用到逆变软开关弧焊电源中,可使系统控制效果得到很大改善。同时使整个系统具有更好的自适应性和鲁棒性。

适用于构网型新能源发电系统的MCSPWM多电平逆变器

构网型新能源发电系统具备系统惯量支持和电压支撑的优势,可利用各种能源之间的互补性,提高能源利用率及系统稳定性。在该系统中,多电平逆变器发挥着重要作用。为此,提出一种新型的开关电容九电平逆变器及基于高频的多重载波正弦脉宽调制(multi-carrier sinusoidal pulse width modulation,MCSPWM)策略,该逆变器在开关数量、管压应力、升压能力和控制难度等方面具有优良的综合性能。该文分析了该逆变器的工作原理和抑制电容充电电流尖峰的方法,在软硬件设计的基础上,成功研制了新型开关电容九电平逆变器实验样机。样机实验结果证明,所提出的拓扑在高频调制策略下具有输出2倍升压、双向功率流的能力,开关电容可自动均压,开关管电压应力不超过输入直流源电压Uin,并且开关电容纹波电压的峰峰值小于2V。新型开关电容九电平逆变器,在构网型新能源发电系统中具有潜在的应用前景。

容错三相四开关逆变器控制策略

三相四开关逆变器作为传统六开关逆变器的容错拓扑得到了广泛重视,然而其控制性能低于六开关逆变器。在深入分析四开关逆变器运行原理的基础上,研究四开关逆变器的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,揭示四开关SVPWM控制的本质是以2路相位相差60°电角度的正弦波为隐含调制函数的正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制。为减少器件的开关次数,提出四开关SVPWM的"七段式"实现方式。指出四开关SVPWM最大线性调制比只有六开关时的一半,为提高直流电源电压的利用率,提出基于补偿电压矢量的四开关逆变器SVPWM过调制方法。仿真和实验结果证明了所提算法的正确性和有效性。

三相软开关逆变器的PWM实现方法

该文详细阐述了采用三角载波和锯齿载波对本逆变器实现(ZVS)软开关动作的影响。使用三角载波实现软开关动作时,由于开关动作时刻不固定,使得谐振时刻难于控制,并且谐振次数多,使直流母线电压得不到充分利用。采用正斜率锯齿载波虽然能解决上述问题,但是会造成在锯齿波垂直沿前后处于零矢量状态,电机的能量与谐振电路不发生交换,不能满足软开关谐振条件。指出要实现本电路的软开关动作模式,载波必须采用正负斜率交替的锯齿波,并根据电机电流极性来切换锯齿波的斜率,这是逆变器开关元件实现软开关动作的必要条件。实验证明了采用本控制方式,逆变器的输出电流波形具有良好的正弦度。

具有电压补偿的四开关并网逆变器等效SVPWM控制方法

针对三相四开关并网逆变器因直流母线中点偏移引起的逆变器输出不平衡问题,采用逆变器输出等效电路分析的方法,指出电源阻抗差异是造成四开关逆变器三相输出不平衡的内在原因。在对比分析SVPWM与三角波调制方法基础上,依据矢量合成等效原理,提出可等效SVPWM的改进三角波调制方法。给出了具有直流中点偏移电压补偿的参考值生成策略。仿真结果表明,该方法实现简单,既可有效抑制因直流中点电压偏移引起的三相四开关输出不平衡问题,又能抑制因参数差异引起的输出不均衡问题。

基于逆变器开关状态的无轴承异步电机悬浮系统独立控制

无轴承异步电机悬浮系统的独立控制是实现其高速运转的有效工作方式。无轴承异步电机实现悬浮工作客观要求准确控制转矩绕组气隙磁场信息 ,因此对转矩绕组气隙磁链的幅值和相位的辨识是实现独立控制的关键。本文提出了基于逆变器开关状态的转矩绕组气隙磁链幅值和相位的辨识方法 ,并应用这种方法实现了悬浮子系统的独立控制。文中对无轴承电机径向悬浮力控制、基于逆变器开关状态的转矩绕组气隙磁辨识进行了分析 ,实验结果表明此系统较好地满足了径向悬浮的稳、动态性能要求 ,验证了分析的正确性 。

3kVA直/交软开关逆变器研制

介绍了一种新型高频软开关逆变器拓扑电路构成 ,分析了其工作原理和特性。该电路通过两个改型的正激变换器的交错并联来得到逆变桥的高频直流脉冲电压波形 ,通过合理的三态离散脉冲滞环控制 ,实现了逆变桥所有开关管的零电压开关。采用了输出电压和滤波电感电流双闭环反馈控制技术。研制成功的 3k VA48VDC/ 2 2 0 V5 0 Hz软开关逆变器开关频率为 40 k Hz,具有动态响应快、输出电压波形质量优、整体效率高。

大功率三电平逆变器开关动态特性在线测试方法研究

大功率逆变器的动态特性在线测试是电力电子逆变器的一个重要研究方向。多电平系统由于元器件多,结构复杂,其开关动态在线测试极为困难,但此工作对于设计、研制高性能逆变器系统,实现状态监测、故障预防,提高逆变器工作的可靠性有着重要的意义。该文研究大功率三电平逆变器开关器件的动态特性在线测试方法,提出多电平逆变器功率开关状态可测性的概念。所提的方法很好地解决了在线测试的几个关键问题,包括:海量数据的传输处理、全状态参数同步检测控制、功率器件开关过程的高速数据采样、系统状态参数的直接和间接的提取和推算等。在750kVA三电平变频调速系统上成功实现了各种负载工况下的实时在线测量。该文所讨论的开关特性在线测试方法和系统可有效扩展到三电平以上的多电平实时在线测试技术中。

感应电动机四开关低成本逆变器的磁链轨迹改进控制研究

该文利用磁链轨迹控制方法详细分析了四开关三相低成本逆变器的工作原理,指出其运行性能一般低于六开关逆变器的根本原因。总结出8个基本电压控制矢量,优选其中4个控制矢量进行逆变器的磁链轨迹改进控制。针对四开关逆变器没有零电压控制矢量的特点,提出了回扫延时的概念。针对四开关逆变器的电容均衡分压问题,基于磁链轨迹控制方法提出了有效的解决方案。理论分析和样机实验表明,利用磁链轨迹控制方法对四开关逆变器进行的改进研究收到了预期的效果。

四开关逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动抑制

永磁同步电机直接转矩控制(PMSM DTC)系统的转矩脉动问题一直被广泛关注,特别是在四开关逆变器供电系统中,由于可用电压矢量减少,转矩脉动更加严重。空间矢量调制(SVM)是一种常用的消除电力谐波的调制技术,更可用于电机控制中转矩脉动的削减。该文针对四开关逆变器供电PMSM DTC系统的特殊性,采用了一种新型SVM方法,分析了等效零矢量模拟技术,将传统SVPWM调制中的劈零思想引入到空间矢量的合成上。仿真及实验结果验证了该新型SVM DTC方法大大减小了转矩脉动,且仍保持了DTC系统固有的快速转矩动态响应。

一对基于开关电容原理的多电平高频逆变器

针对现有逆变器应用于高频交流配电系统时所呈现的不足,设计一对基于开关电容原理的多电平高频逆变器(结构1和结构2),其原理相似,功能互补:结构1适用于低压电源并联输入场合,与现有开关电容逆变器相比,减少了充放电回路中功率器件数量,相同器件寄生参数下,可降低导通损耗,提高逆变效率;结构2适用于低压电源串联输入场合,弥补了现有开关电容逆变器只能用于并联输入场合的不足,拓宽了其应用范围。介绍逆变器的结构原理和相关参数分析,并在此基础上进行实验,结果验证了所提结构的可行性。

辅助谐振变换极软开关逆变器分段定时间控制方法

辅助谐振变换极(auxiliary resonant commutatedpole,ARCP)是一种重要的软开关逆变器拓扑,其辅助开关的控制方法会影响到逆变器的效率及可靠性。传统定时间控制方法虽然简单易实现,但该控制方法下,逆变器的轻载效率表现不够理想。通过对定时间控制下ARCP逆变器的电流应力及损耗分布进行详细地分析,找出提高逆变器效率的关键途径,并提出一种新的分段定时间控制方法。该控制方法在不增加控制和电路复杂度的前提下,改善了ARCP逆变器的效率。最后在一台2kW/20kHz实验样机上验证了分析结果。

软开关逆变点焊控制电路的设计

通过对逆变电阻点焊设备的现状分析,介绍了软开关逆变点焊的控制系统,讨论了主控系统、反馈系统的工作原理,并具体设计、实现了单片机对移相芯片UC3879的高精度控制,电流反馈的控制等。

电流品质优化的容错型三相四开关逆变器载波调制算法

在深入分析四开关逆变器运行原理的基础上,提出一种基于载波调制的三相四开关逆变器简化算法,无需扇区选择、三角函数运算等复杂计算过程,只需对参考电压进行简单的四则运算,即可获得四扇区统一的调制波表达式。采用所提出的调制策略,可对逆变器中性点电压波动进行补偿,有效抑制了输出电流畸变。同时,对2种不同零矢量合成方案进行比较,以电流纹波有效值作为评估标准,推导出其在时域中的解析表达形式,最终确定输出电流性能更优良的调制方式。实验结果验证了所提出的调制算法的正确性和有效性。

三相六开关三电平光伏逆变器漏电流抑制

以三相六开关三电平光伏逆变器为研究对象,分析电路工作原理,建立系统共模回路模型,对系统共模特性进行研究,并提出调制策略,在实现系统输出电压三电平的同时,系统共模电压保持恒定,从而实现漏电流的有效抑制。此外,对电感绕组电流断续引起的问题进行分析并提出相应的解决方案。最后在TMS320F28335 DSP+XC3S400 FPGA数字控制硬件实验平台上对提出方案进行实验,结果验证了提出方案的有效性。