错时采样空间矢量调制技术的频域数学分析

错时采样空间矢量调制是一种新型的开关调制策略,能够在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,具有良好的谐波特性。文中以不连续脉宽调制为例,首先将其调制波显化,并通过双重傅里叶交换得到其频域数学模型。在此基础上,推导了错时采样空间矢量调制技术的频域数学模型,从而在理论上证明该技术能够大大提高装置的等效开关频率,同时没有基波损失。这个结论普遍适用于各种载波脉宽调制技术。仿真和实验验证了理论分析结果。

应用相差错时采样空间矢量调制的级联型高压变频器共模电压抑制

为消除级联型多电平逆变器的输出共模电压,首先提出了基于左、右桥臂矢量的三类相差空间矢量调制(space vector modulation,SVM)技术,数学推导出三类调制技术的等效正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)的调制波,并分析了其各自相电压输出波形的单、双极性,证明2π/3相差SVM必为单极性调制。通过借鉴错时采样SVM移相技术,将相差SVM改进并引入级联型高压变频器,详细分析了2π/3相差SVM消除两类共模电压的机理。通过与三次谐波注入型载波移相SPWM消除共模电压的仿真类比,结果证明该调制方法能有效消除共模电压,又不至于过多降低直流电压利用率。

错时采样空间矢量调制的级联型多电平变流器及其在并联有源电力滤波器中的应用

介绍了错时采样空间矢量调制的基本原理,讨论了组合变流器与级联型多电平变流器的等价关系,提出了错时采样空间矢量调制在级联型多电平变流器中的实现方法,并进行了实验验证。给出了基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联电力有源滤波器的拓扑结构,设计了其交、直流控制系统,并以仿真和实验结果加以验证。仿真和实验结果表明,基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联有源滤波器可以在较低的开关频率下准确、有效地补偿负载谐波和无功功率。

基于错时采样空间矢量调制的H桥级联多电平STATCOM研究

分析了静止同步补偿器(STATCOM)的工作原理。介绍了错时采样空间矢量调制(STS-SVM)的基本原理,提出了STS-SVM在H桥级联多电平STATCOM中的实现方法,并分别在静态和动态补偿情况下进行了仿真和试验。仿真和试验结果表明,基于STS-SVM的H桥级联多电平STATCOM能够快速、有效地补偿电力系统中的无功功率和抑制谐波,具有良好的动态补偿特性和鲁棒性。

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。

基于级联型错时采样空间矢量调制多电平变流器的APF研究

该文提出并分析了错时采样空间矢量调制(STS-SVM)技术的工作原理及其在级联型多电平变流器上的实现方法。实现的多电平变流器结合了STS-SVM 和级联型多电平变流器两者的优点,使用元件数目少、直流侧均压容易实现、易于模块化设计和调试,实验结果验证了理论分析的正确性。最后通过仿真研究了级联型STS-SVM 多电平变流器在有源电力滤波器中的应用特点。

基于错时采样空间矢量调制技术的级联型多电平变流器

错时采样空间矢量调制(STS-SVM)技术是一种高品质的新型调制技术。将其应用在级联型多电平变流器中可以更充分地发挥两者的优势。在简要介绍了STS-SVM技术在级联型多电平变流器中的实现方法的基础上分析了其技术特点,并进行了实验验证。

基于移相空间矢量调制的多通道三相变流器

在传统阶梯波合成变流器基础上,提出一种移相结合错时采样空间矢量调制(STS-SVM)的多通道三相并网变流器,该变流器由多组结构完全一致的阶梯波合成变流器组成,其中一组变流器采用STS-SVM方式得到控制信号,其他各组变流器的控制信号可以依次延迟一定的角度得出。交流侧串联叠加各组阶梯波合成变流器输出,大幅抑制了其中的高次谐波,网侧接入很小滤波器即可得到高质量进网电流。研究了该多通道变流器的数学模型,给出了直接电流控制方案。研制了一台16通道中频脉宽调制(PWM)变流器,实验结果表明该多通道PWM变流器具有开关频率低、网侧电流质量高、系统响应速度快和功率因数可控的优点。

直流母线电流采样电压空间矢量脉冲宽度调制

针对直流母线采样电机控制系统电压空间矢量脉冲宽度调制问题,分析传统空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方法的电流采样机理,揭示其在直流母线采样系统中不可观测区域的存在机理,通过定义最小采样时间的概念精确划分出直流母线电流采样不可观测区域,进而通过插入测量矢量和补偿矢量提出直流母线采样电压空间矢量脉冲宽度调制(SSVPWM)方法及其电流重构策略。通过实验验证了所提方法的电流采样误差低于2%、相电流高次谐波含量低于3%、三相电流畸变率低于1.6%,为高性能矢量控制提供了精确的电流测量。

单相级联型多电平逆变器一维空间矢量调制方法

电压空间矢量脉宽调制算法在应用于多电平变换器场合时存在计算复杂、扩展性差的缺点。针对单相级联型多电平逆变器,结合错时采样原理,提出一种简化一维空间矢量调制算法。通过简单运算可以得到一维电压矢量的选取和相应的作用时间,并合理选择优化的开关导通序列,同时利用冗余开关状态实现死区,有效地避免了桥臂直通的危险。仿真和实验结果证明了本文提出调制方法的正确性和可行性。

低开关频率下的不对称空间矢量脉宽调制

降低功率器件开关频率是减少大功率变换装置损耗的主要途径,但这样会造成脉宽调制(PWM)环节输出谐波增加、电流畸变率增大,影响系统控制性能。针对目前各类优化的PWM策略在低开关频率时存在的诸多问题,提出了将不对称规则采样与空间矢量PWM(SVPWM)相结合的不对称SVPWM(ASVPWM)算法,在开关频率低至500 Hz时,输出电流总谐波畸变率(THD)较采用SVPWM算法时有所降低,且算法简单、动稳态性能优越。Matlab仿真及DSP实验验证了该调制策略的有效性与可行性。

基于dsPIC的电压空间矢量调制技术实现方法

文章介绍电压空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)原理,分析dsPIC30F/33F系列芯片使用手册实现SVPWM的问题,并提出3种解决方法,通过实验波形的对比分析,PWM模块自动输出的方法可产生边沿对齐模式的SVPWM波形,简单有效,且能充分利用dsPIC30F/33F系列芯片硬件资源。

空间电压矢量合成的新型选择谐波消去技术

阐述选择谐波消去脉宽调制技术(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)的基本原理,系统地总结其特点和发展现状。对基于规则采样的SHEPWM技术进行分析,并提出一种基于空间电压矢量的选择谐波消去技术(space vector SHEPWM,SV-SHEPWM)新方法,推导出所选用基本矢量的作用时间。该方法采用基本空间电压矢量来完成SHEPWM的生成,避开了逆变器的开关角非线性超越方程组的求解问题。选择不同的谐波消去次数与输出电压频率,进行Matlab仿真和数字信号处理器(digital signal processor,DSP)实验,仿真和实验波形与理论分析相同,验证了方法的可行性。

互补非零矢量单传感器相电流重构策略

针对传统单传感器直流母线采样系统中相电流重构盲区问题,该文分析传统空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)技术的电流采样方法和重构盲区产生的原因,精确地划分电压空间矢量平面的各个区域。提出一种互补非零矢量脉宽调制(CNSVPWM)方法,通过在中调制区添加互补非零矢量来延长电流采样窗口的时间,满足直流母线电流最小采样时间要求,消除了电流重构盲区,拓展了电机的运行范围。仿真及实验结果表明,采用CNSVPWM方法电流总谐波畸变率(THD)低于6.15%,重构误差低于3%,电机在动态工况下运行正常。

阶梯波合成逆变器的波形调制技术研究

阶梯波合成逆变器开关频率低,谐波含量小,滤波容易,特别适合大功率应用场合,但由于传统阶梯波合成逆变器功率管驱动信号采用延时的方法产生,动态性能差。研究了一种新的阶梯波合成逆变器波形调制技术,采用空间矢量调制方法得到各桥功率管驱动信号,提高逆变器的带宽。在分析移相变压器对空间矢量的影响的基础上,结合阶梯波合成逆变器对驱动信号的逻辑要求,提出从相位滞后通道至相位超前通道顺序采样的错时采样空间矢量调制(space vector modulation,SVM)策略,并分析该调制技术的谐波消除机制和特性。仿真和实验验证了该技术可以用于阶梯波合成逆变器的输出电压的调节,具有优良的输出频谱特性,且增大了逆变器的带宽,有利于提高逆变器的动态性能。

阶梯波合成整流器及其调制策略

提出了基于阶梯波合成结构的整流器,具有开关频率低、谐波含量小、滤波器体积小、输入功率因数和输出电压可控等优点,非常适合大功率应用场合。详细介绍了其工作原理,分析了输出电压调节方法,并提出采用具有特殊采样时序的错时采样空间矢量调制方法对其进行PWM调节,既保留了阶梯波合成技术的消谐波能力又使得交流侧合成电压的相位和幅值可调,以便于实现输入单位功率因数和输出直流电压的调节,最后通过实验验证了该阶梯波合成整流器的可行性。

单电阻采样的永磁同步电动机相电流重构策略

为了减少变频器的成本,提出一种利用单电阻采样三相逆变器母线电流来重构永磁电机相电流的策略。将电流重构盲区划分成3个区域:低调制不可观测区、中调制不可观测区和高调制不可观测区。在低调制不可观测和中调制不可观测区采用插入测量脉冲的方法,在高调制不可观测区采用电压矢量近似的方法。该方法能实现全范围的相电流重构,使调整后的空间矢量脉宽调制波形仍然具有对称性,并且能固定一个采样点;在永磁同步电机矢量控制系统中进行了实验验证。

基于两电平线性输出的级联型逆变器过调制算法

应用于级联型逆变器的传统多电平空间矢量调制技术往往只考虑线性调制区的实现方法,在功率单元直流电压下降的情况下不能调整为过调制算法,然而在基波电压幅值不变的要求下,仍采用线性调制方法会出现零矢量作用时间为负数的不利情况,对现场运行不利。采用的错时相差两电平空间矢量脉宽过调制技术(space vector pulse width modulation,SVPWM),利用错时相差技术将多电平SVPWM变为在每个采样点仅需控制某层功率单元左右桥臂矢量的两电平SVPWM,简化了矢量区域的判断时间;同时把相关的多电平过调制问题简化为两电平过调制算法。仿真和实验表明,该过调制算法在保证谐波含量比较小的前提下,可以使系统从线性工作状态平稳过渡到六阶梯波状态,且能保证基波电压的幅值随调制比线性输出,直至六阶梯波时的最大输出值,很适合于级联型逆变器的过调制运行。

考虑非观测区补偿的永磁同步电机单电阻采样重构

为进一步实现永磁同步电机的低成本、小体积、高性能矢量控制,提出单电阻电流采样的三相电流重构技术。结合电机的驱动系统,研究单电阻电流采样的三相电流重构技术的原理,建立空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制不同电压矢量情况下母线电流与电机三相电流对应关系。定义非观测区所包括的区域,提出通过修改SVPWM的占空比对非观测区进行补偿,解决非观测区内无法重构相电流的问题。对比实验结果验证了所提单电阻电流采样技术的可靠性和有效性。

非对称和对称规则采样法在铁路客车逆变电源设计中的对比分析

对比分析了非对称规则采样法和对称规则采样法,通过对铁路客车逆变电源的仿真建模及试验验证表明,基于非对称规则采样法的设计能有效降低逆变电源输出电压的总谐波畸变率,提高电源的输出质量。