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。

基于虚拟电压矢量的双三相直线磁通切换永磁电机容错SVPWM策略

高可靠性是电梯驱动系统的首要指标。针对双三相直线磁通切换永磁(dual-three-phase linear flux switching permanent magnet,DTP-LFSPM)电机单相开路故障,提出一种基于虚拟电压矢量的容错空间矢量脉宽调制策略。首先,基于单相开路故障下的五维变换矩阵计算得到故障后的32个空间电压矢量分布。然后,筛选部分空间电压矢量,以z子空间电压幅值为零且每个扇区产生对称的脉宽调制波形为目标,重构得到12个虚拟电压矢量,相邻的2个虚拟电压矢量都由3个基本电压矢量组成,并用于合成参考电压矢量,不仅可以减少单相开路故障容错控制时的电流谐波,而且具有计算简单,易于硬件实现等优点。最后,搭建DTP-LFSPM电机驱动控制系统仿真与实验平台,仿真和实验测试结果证明所提容错策略的正确性和有效性。

一种新型三电平变换器中点电压平衡调制策略

在大功率轨道交通装备领域中,三电平变换器因具有众多优点,在实际中得到广泛应用,但是也存在中点电压不平衡这一固有问题。为解决三电平中点箝位(NPC)型变换器存在的中点电压不平衡问题,减少输出相电流畸变情况,提高系统运行稳定性,文章提出了一种基于分析中点电荷量的双自由度新型中点电压平衡调制策略。该调制策略首先从数学分析的角度介绍了三电平变换器直流侧中点电压不平衡问题的原因;之后分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术中,电压矢量输出序列对中点电压的影响;最后基于上述分析结果,改进传统的电压矢量输出序列,并基于改进序列的特点提出了一种新的双自由度中点电压平衡调制策略,通过双自由度的平衡因子调节作用时间。理论上,所提出的新型调制策略具有更多可控电荷量,相较于传统方法具有更良好的控制效果;仿真和试验结果验证了所提的新型调制策略对中点电压的控制效果具有更好的快速性和稳定性。综上所述,文章所提的新型双自由度调制策略可更有效解决三电平变换器存在的中点电压不平衡问题。

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。

采用预期电压矢量调制的PMSM直接转矩控制

为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制中存在转矩和磁链脉动大的问题,设计了基于空间电压矢量调制(SVM)策略的直接转矩控制,通过SVM产生定子的预期电压,并且采用PI控制器代替传统直接转矩控制中的滞环比较器。同时在定子磁链观测中采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估计方法。实验结果表明,与传统直接转矩控制项相比,所提出的方法能够可靠而有效地估计定子磁链,改善了电磁转矩和定子磁链的脉动,同时减小了电流和转速波动,并具有很好的动态、静态性能。

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。

一种新的基于混合空间矢量调制的三电平逆变器直流侧电容电压平衡研究

针对二极管中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器容易造成直流侧电容电压不平衡问题,提出一种新的中点电位平衡控制方法。在该方法中,采用分扇区精细控制,对不同的小矢量设置不同的时间分配因子,以增加相应正或负小矢量对中点电流的控制能力。对于正负小矢量不能成对出现的扇区,根据相电流的变化情况,使调制在传统算法和基于虚拟矢量的算法之间切换,从而削弱中矢量对中点电流不可控的影响。仿真和实验证实了该方法的正确性和有效性。

基于扩展卡尔曼滤波器和空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制中存在磁链和转矩脉动较大,以及速度传感器的使用降低了系统可靠性、增加了系统成本等问题,分析了空间电压矢量调制的实现方式。根据当前预期电压矢量获得基本电压空间矢量的优化组合,对转矩和磁链偏差进行精确补偿,同时保证逆变器开关频率恒定。基于扩展卡尔曼滤波器同时进行定子磁链和转速观测,提高了磁链观测精度,实现了表面式永磁同步电机空间电压矢量调制直接转矩控制,保持了直接转矩控制转矩响应快和系统鲁棒性强的优点,降低了磁链和转矩脉动。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

基于矢量合成的三电平空间电压矢量调制方法

提出一种将电压中矢量由冗余小矢量合成的空间矢量调制方法。其基本思想是将中矢量的一部分分解为邻近的小矢量,即中矢量合成参考矢量的一部分效果由邻近的小矢量完成,这样在减小中矢量对中点电压影响的同时,又增加了小矢量对中矢量的补偿作用。在系统动态运行中,若电容电压出现不平衡则可以通过调整冗余小矢量的相对作用时间进行补偿,由于中矢量的部分作用时间均分给相应的小矢量,因此补偿效果明显。仿真和实验结果证实了本文所提调制方法的正确性。

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量调制方法

提出了一种新的多电平逆变器的参考电压分解理论 ,将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量。针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题 ,提出了一种新型的基于参考电压矢量分解理论的多电平逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成 ,这样 ,多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题 ,计算过程十分简单和快速。另外 ,通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态 ,以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目 ,仿真结果验证了它的有效性。

基于双空间矢量调制的双级矩阵变换器共模电压抑制研究

针对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)的共模电压问题及现有共模电压抑制方法存在的不足,通过对TSMC共模电压分布规律的分析,在保证整流级零电流换流的基础上,提出对零矢量重新分布的改进的TSMC双空间矢量调制(double space vector modulation,DSVM)方法,有效降低了TSMC的共模电压幅值。仿真和实验结果验证了系统设计的可行性和改进调制方法的正确性。

一种新颖的空间电压矢量调制逆变器的死区补偿方法

介绍了用于三相逆变器的空间矢量调制 (Space vector pulse width modulation,SVPWM)的基本原理。为防止逆变器的桥臂发生“直通”,必须设置“死区”时间。在分析死区效应对空间电压矢量调制输出电压影响的基础上 ,提出死区电压矢量的概念 ,给出死区电压矢量的求取方法。在一个控制周期中 ,可以预先求出几个死区电压矢量的合成作用矢量 ,对参考空间电压矢量进行校正 ,达到消除死区效应的目的。该方法简单 ,不需附加硬件 ,只需要对原控制软件修改即可实现。实验结果表明 。

空间电压矢量PWM过调制技术的应用与研究

在电动车驱动中 ,为了解决电池低电压下输出大转矩的问题 ,研究设计了空间电压矢量PWM的两种过调制方法 ,实验结果表明能够有效提高输出电压 ,提高输出转矩 。

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。

级联多电平逆变器空间矢量调制算法零序电压分布及优化算法

逆变器输出电压中的零序分量在电机中形成共模电压,它通过寄生回路产生的共模电流会损坏电机轴承、造成绕组绝缘的破坏以及产生电磁干扰。本文在将常规dq0坐标旋转45°后的新坐标平面中,研究了空间矢量对应的零序分量的分布规律。结果表明,只要适当地减小调制系数,逆变器输出电压矢量的零序分量幅值就可以小于一定的限制值。基于该规律,提出了一种将级联型多电平逆变器输出零序电压幅值的相对值限制为1/3的空间矢量调制算法。仿真和实验结果表明,该调制方法对零序电压的抑制是有效的,并且计算简单、易于实现。

基于空间矢量调制的星形级联H桥SVG直流侧电压控制方法研究

详细分析了空间矢量调制方法在级联H桥静止无功发生器(SVG)直流侧电压波动控制中的应用,提出基于空间矢量的直流侧电压三层控制结构:第一层为总直流侧电压控制;第二层为层间均压控制,层与层之间采用相移空间矢量调制方法;第三层为层内三相之间直流侧均压控制。通过选择合适空间矢量冗余状态实现直流侧电压稳定和减小直流侧电压波动。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

三电平电压型逆变器空间矢量调制算法的研究

本文提出一种三电平逆变电路空间矢量调制的算法。在每个控制周期中加入固定作用时间的输出矢量 111,避免了在参考矢量切换扇区时可能出现的矢量突变问题。由于输出矢量的选择和作用时间的计算都是在静止的α β坐标系下完成 ,这种算法避免了常规空间矢量调试算法中复杂的三角函数的运算 ,只需要简单的算术运算即可实现空间矢量的调制。此外 ,还提出一种简单易行的中点电位控制方法实现了中点电位稳定。仿真和实验结果证明了所提出算法的有效性。

双电压合成调制和空间矢量调制的一致性

在深入分析矩阵变换器双电压合成调制和空间矢量调制策略基本原理的基础上,从数学的角度证明了2种调制策略占空比的计算表达式是一致的,说明2种调制策略宏观上是统一的。从开关序列安排、原点开关的基本概念以及功率因数控制等方面揭示了2种调制策略的一致性。受空间矢量调制中利用相反的有效矢量抑制共模电压的方法的启发,提出一种减少共模电压的双电压合成方法,仿真结果验证了该方法的正确性和可行性,进一步证实了空间矢量调制和双电压合成调制的内在一致性。

用空间电压矢量调制异步电动机的直接转矩控制

为了减小基本直接转矩控制(Basic-DTC)的转矩和磁链脉动,采用空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制相结合(SVM-DTC)的方法。从直接转矩控制的基本原理出发,引入SVM方法,详细给出了一种改进型基于磁链矢量偏差法的异步电动机SVM-DTC的分析与实现过程,同时给出了修正的应用于SVM-DTC的磁链观测方法。仿真研究表明,与Basic-DTC方法相比,该方法除了能使转矩和磁链脉动大为减小外,还具有与传统直接转矩控制一样好的动态性能。最后,给出了SVM-DTC与Basic-DTC的实验对比结果,证明了该方法的有效性。

基于改进空间矢量脉宽调制的电压源型换流器偶次谐波抑制

分析了经典空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法产生偶次谐波的机理,以及抑制偶次谐波的改进原理。从分扇区使用不同矢量序列的角度出发,提出多种抑制偶次谐波的改进实施方法。建立了仿真模型,对不同改进方法下的SVPWM仿真波形进行傅里叶分析,比较谐波含量,并借助250kW光伏逆变器平台开展各方法的实验验证,用具有傅里叶分析功能的示波器记录实验结果。通过仿真和实验证明了所提方法的有效性,并从实现难度、损耗大小和实施效果角度与常规偶次谐波抑制方法进行了比较,说明所提方法的优越性。