随机脉宽调制的Simulink仿真研究

应用Matlab仿真平台,开发了随机脉宽调制的Simulink仿真文件,运用此仿真文件,研究了逆变器的谐波能量分布随随机增益变化的规律,仿真结果有助于实际装置的研制。

随机脉冲位置空间矢量脉宽调制的谐波分析

随机脉冲位置空间矢量脉宽调制(RPPPWM)打破了传统脉宽调制的对称性,可以减小输出电压和电流脉冲频谱的集簇效应,针对此,在感性主导的三角形负载假设下分析了电流纹波的表达式,以均方值为依据推导了RPPPWM策略下微观(开关周期)和宏观(基波周期)上谐波畸变率(HDF)的理论表达式,其包含3个随机变量的复杂随机函数,数字特征的求解十分困难,因此采用蒙特卡洛方法进行求解,给出了过程并编程计算.以数值解的形式得到了HDF的数字特征函数及HDF最大值和最小值时3个随机变量的取值.从HDF的角度分析了RPPPWM与其他常见的脉宽调制(PWM)策略间本质的联系与区别,为RPPPWM的应用和进一步研究提供了定性和定量评价的理论依据.

一种低电磁干扰载波斜率随机分布脉宽调制技术

针对固定载波脉宽调制技术输出电压谐波在载频及其倍频附近集中的问题,提出了一种载波斜率随机分布脉宽调制技术,无需滤波电路即可分散谐波能量,减少谐波突出幅值给电力系统带来的电磁干扰问题。在分析固定载波脉宽调制谐波特性的基础上,类推出随机载波脉宽调制技术的可行性;从随机信号的数理统计参量出发构建了载波斜率随机分布脉宽调制数学模型,对输出电压功率谱进行推导,阐释了载波斜率随机分布脉宽调制技术分散谐波能量的原理,并对影响谐波能量分布的参数进行了分析;最后,仿真和实验表明载波斜率随机分布脉宽调制输出电压谐波能量更为分散、平缓,对于中大容量电力系统中谐波处理具有重要意义。

基于随机脉宽调制技术的感应电机矢量控制系统研究

随机脉宽调制技术可以使逆变器输出电压的谐波成分均匀地分布在一个较宽的频率范围内,达到抑制噪声和机械振动的目的.把随机脉宽调制技术引入感应电机矢量控制系统中,保证了调速系统的高性能,同时也降低了电机的有色噪声和机械振动.

随机脉宽调制技术的再认识

梳理了随机脉宽调制技术的发展脉络。阐明了伴随着电力电子技术的发展,随机脉宽调制技术历经从随机开关脉宽调制、随机开关位置脉宽调制和随机载波脉宽调制三种单随机脉宽调制的输出谐波特性研究,逐步扩展到将普通脉宽调制技术与随机脉宽调制技术相结合的双随机脉宽调制技术。侧重点也由单纯追求抑制电磁噪声和机械振动效果,到输出谐波频谱、功率谱等频域特性的理论分析。总结了随机脉宽调制的基本实现方法和原理,指出未来研究趋势,为随机脉宽调制技术的发展提供参考。

采用随机脉宽调制技术降低电力有源滤波器开关谐波

近年来,电力有源滤波器广泛用于抑制电网谐波、提高电力系统电能质量。对于电网而言,基于脉宽调制技术的有源滤波器等效为高频谐波源,产生开关频率及其倍频成分谐波,引发电磁兼容性问题。随机脉宽调制技术将开关频率随机化,使得开关频率处幅值较大的离散谐波扩展为一定带宽内幅值较小的连续谐波,从而降低开关谐波幅值。论文选取随机脉宽调制技术用于抑制有源滤波器开关谐波,并在此基础上简化电力有源滤波器输出滤波环节,减少设备成本,降低控制系统设计难度。详细分析随机信号对开关函数功率谱密度特性的影响,并据此提出随机脉宽调制技术的实用化设计方法。仿真和实验结果验证了论文方案的有效性。

基于多电平随机脉宽调制技术的共模电压和谐波抑制方法

在PWM电机驱动系统中,多电平逆变技术可以降低系统中的共模电压和谐波含量,但是由于开关频率是固定的,在开关频率处的谐波仍很大。随机开关频率空间矢量调制技术可以通过对零矢量的控制,实现对共模电压的抑制,并且开关频率的随机化,使得开关频率处的幅值较大的谐波分散为一定带宽的幅值较小的谐波,降低了谐波的幅值。给出了混合型七电平逆变器的拓扑结构及控制方法,将高压单元的低频输出和低压单元的高频输出进行叠加,实现七电平的电压输出。分析了不同的开关状态对共模电压的影响,提出了用于共模电压抑制的矢量选择方法和用于降低谐波的开关频率随机化方法,仿真和实验结果显示,多电平逆变技术和随机脉宽调制技术的结合使用,大大降低了系统的共模电压和开关频率处的谐波分量。

基于小开关损耗的随机脉宽调制技术

提出了一种基于小开关损耗的随机空间矢量调制技术。该技术在空间电压矢量的基础上,通过随机改变开关频率来达到降低开关损耗和有色噪声的目的。最后给出了基于TMS320C24XDSP的实现方案。

三相逆变器随机空间矢量脉宽调制选择性电压谐波消除方法

传统随机脉宽调制(RPWM)策略不能选择性消除或降低系统特定次频率谐波。该文提出一种三相电压型逆变器随机SVPWM(RSVPWM)选择性电压谐波消除方法,利用脉宽调制(PWM)脉冲傅里叶级数中的前后项相互抵消,消除特定次频率谐波,并给出两种选择性电压谐波消除思路。在此基础上,利用占空比、随机整数k、开关频率范围和待消除频率,计算开关周期值,推导开关周期、随机整数k以及其对应频率上下限的通用公式。该方法在实现传统RPWM功能的同时,还能选择性降低特定频率及其整数倍频率的噪声功率,仿真和实验结果证明了该方法的有效性。

基于随机脉冲位置的无死区空间电压矢量脉宽调制策略研究

有源滤波器能否按其工作原理实现预期的谐波抑制效果,在很大程度上还依赖于对电压源型逆变器所采用的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)策略。为此,以一种新型注入式混合有源滤波器为例,将基于随机脉冲位置的SVPWM策略与无死区控制策略相结合,提出一种基于随机脉冲位置的无死区SVPWM策略,综合实现抑制电磁噪声、降低开关损耗、提高直流侧电压利用率和补偿死区效应的目的。仿真结果验证了该调制策略的有效性。

DC-DC变换器随机脉宽调制选择性谐波消除方法

针对高频DC-DC变换器在矿用电机车等领域产生电磁干扰和电磁振动等问题,采用DC-DC变换器随机脉宽调制(Random Pulse Width Modulation,RPWM)选择性电压谐波消除方法有选择性地消除危害性较大的特定次谐波.分析DC-DC变换器选择性电压谐波消除机理,推导随机PWM选择性消谐通用计算公式,从而选择性地消除特定频率及其整数倍频率下的谐波噪声功率.研究结果表明:与传统RPWM和定开关频率PWM方式相比,RPWM选择性电压谐波消除方法能够显著降低特定频率处的谐波噪声功率,将开关频率及其整数倍处集中分布的谐波比较均匀地分布在选定频率范围内.

结合随机空间矢量脉宽调制的静止无功发生器双序控制策略

针对采用传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的静止无功发生器(SVG)输出电流及电压中含有幅值较高的高次谐波分量问题,提出一种将双随机SVPWM与SVG双序同步相结合的控制策略。首先,在三相三线制系统中将不平衡负载电流与SVG补偿电流分别进行正负序变换,采用基于前馈解耦的电压、电流双闭环控制对正序无功及负序分量进行同步补偿,其中电压外环采用模糊PI控制器以稳定直流侧电压。然后,采用随机开关频率与随机脉冲位置相结合的双随机SVPWM技术,以获得更宽的谐波频谱,优化并网电流波形。不同工况下的仿真及实验表明:所提控制策略可大幅削减SVG输出电流及电压的谐波幅值,驱散集中于开关频率及其整数倍处的谐波能量,获得连续的功率谱密度;实验中采用此控制策略的并网电流谐波畸变率降低至3.88%,功率因数提高到0.972,验证了此控制策略的有效性。

五相逆变器非正弦双随机空间矢量脉宽调制策略

为改善五相逆变器非正弦供电的高频性能,提出一种五相空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,即基于随机开关延时-随机零矢量分配的非正弦双随机SVPWM算法。该调制方法根据最近四矢量SVPWM算法,在基波子空间和3次谐波子空间分别合成参考电压矢量,确定占空比和开关动作,并保持采样频率不变,将与采样时刻对应的开关动作在一定范围内随机延时,同时将插入的零矢量作用时间进行随机分配,从而实现开关频率和对称脉冲位置的双随机。仿真和实验结果表明,该调制方法实现了在不影响基波和3次谐波输出的前提下对高次谐波幅值的削弱,达到了谐波分散的目的。

电能变换领域中随机脉宽调制技术研究概况及展望

相较于传统的脉宽调制技术,随机脉宽调制具备有效的谐波频谱分散能力,从而实现机电负载噪声的削弱。随机脉宽调制技术包括起步的随机开关调制、后续的随机脉冲位置与随机开关频率等3个基本方法。随着电力电子技术的整体发展,随机脉宽调制已从传统的载波调制逐渐拓展到空间矢量调制之中,应用范围日趋广泛,谐波频谱分散与功率谱峰值抑制的效果不断提升。同时,新的优化方案不断被提出,对谐波频谱及功率谱的分散效果亦在不断提高。梳理了随机脉宽调制的研究历程,总结了数种典型的随机脉宽调制的基本原理,并对未来随机脉宽调制的研究方向作出展望,为随机脉宽调制技术的深入研究提供参考。

异步电机的随机脉宽调制技术

传统空间矢量脉宽调制方式的两个零状态矢量是相等的。文中通过随机改变正比于零矢量V0 的变量系数k0 实现随机脉宽调制 ,该调制方式运用于变频调速系统中。随机脉宽调制通过DSP控制器实现 ,文中给出了实验结果 。

一种基于单片机的位置随机脉宽调制策略

随机脉宽调制可以把非连续的输出电压频谱连续化,通过试验提出了一种基于 INTEL80C196MC单片机的改进位置随机脉宽调制策略,并对位置随机和改进的位置随机的相电压频谱进行了比较.

基于Markov链随机脉宽调制的永磁同步电机高频边带谐波与声振响应抑制

基于Markov链算法的随机脉宽调制(RPWM)技术,以电动汽车驱动用永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对高频边带电流谐波及声振响应的抑制效果进行研究。首先,基于dSPACE半实物仿真系统和12极/10槽永磁同步样机,对空间矢量脉宽调制(SVPWM)所引入的边带电流谐波与径向电磁力进行解析与频谱阶次分布特征识别。其次,对常规RPWM的随机数性能进行分析,提出多状态Markov链随机数产生原理与实现方法,并结合粒子群(PSO)算法对转移概率和随机增益两种随机参数进行快速寻优。最后,进行稳态工况与不同转速工况的实验验证,相比于RPWM结果表明,经过多状态Markov链优化后所生成的随机数分布更加均匀且对称,边带电流谐波与声振响应均呈现出更好的抑制效果。

基于统一PWM调制器的随机空间矢量调制

常用的SVPWM中零矢量U0和U7的工作时间是平均分配的。在该文中加以改进，引入一个正比于U7工作时间的系数％，如果％从0到1变化即代表了U7工作时间从总零矢量的0％变化到100％。该文利用三角载波补偿法来实现上述改进的空间矢量调制，并经研究发现％取不同的值可以实现多种PWM调制方式，基于此该文提出了统一PWM的概念。当在不同的开关周期k0取0-1之间的随机数时则实现了随机零矢量分布的随机PWM，这种调制器使得逆变器输出电压频谱尖峰大大减小，从而降低了电机驱动系统的音频噪声和电磁干扰。实验验证了这种随机PWM的有效性和实用性。

高精度温控脉宽调制工作方式与频谱问题研究

介绍了几种用于光纤陀螺光源的高精度温度控制的脉宽调制(PWM)工作方式,并分析了这几种工作方式的驱动转换过程。对于脉宽调制方式引入的电磁干扰问题,详细分析了转换交越过程中的输出信号及频谱。研究发现,在脉宽调制工作的交越过程中,输出信号的频率和脉宽是复杂的、无规律的,其谱线位置发生了随机的、不可预测的变化,功率分布不再符合周期矩形脉冲谱特性。针对这种交越随机频谱引入的电磁干扰,提出了几种有效的解决方案,并给出了一种方案的实验验证。

随机零矢量调制技术中的电流采样方法的研究

随机脉宽调制是解决交流调速系统中声学噪声的直接有效方法。随机零矢量分布是一种很好的随机方法,但其不对称的开关函数使其不适用于传统的电流采样方法。通过仿真表明PWM周期中点采样的方法无法得到准确的平均值,在分析不对称模式引起的纹波电流对电流平均值影响的基础上,提出了一种适合于RZV分布的电流采样方法。仿真结果证实该方法简单可行。