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。

抑制级联H 桥变换器共模电压的简化SVPWM 策略

为解决传统空间矢量调制策略难以拓展至高电平数级联H桥多电平变换器,以及抑制级联H桥多电平变换器调制策略实现过程中产生的共模电压的问题,本文提出一种简化空间矢量调制策略。该策略基于α'β'坐标系,通过判断空间矢量所处区域,得出其边界开关状态,再引入修正参数K对边界开关状态进行修正,以此提高策略的快速性并完成共模电压抑制。仿真和实验结果表明该策略实现简单,可以将级联H桥多电平变换器共模电压抑制在最小变化范围内。

基于SVPWM补偿优化的三电平NPC并网逆变器容错控制

为保证并网系统中三电平中点箝位(neutral point clamped,NPC)型并网逆变器单相桥臂短路或断路故障后持续运行,提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的优化补偿型低共模电压容错控制策略。首先,通过分析故障后八开关三相逆变器(eight switch three phase inverters,ESTPI)拓扑开关状态对应的共模电压大小,确定参考电压矢量合成规则;然后,通过一个基波周期内中点电流情况分析中点电位波动机理,进而对空间矢量合成进行调节补偿;最后,设计低通滤波器和滞环控制器进一步对补偿进行优化调整,保证并网电流质量的同时有效抑制了直流母线中点电位偏移。仿真结果表明,该容错控制策略能够实现三电平NPC并网逆变器单相桥臂故障后并网系统的稳定可靠运行,每个基波周期有三分之一时间的共模电压得到改善,优化补偿后的并网电流质量显著提高,且在并网电流突变时具备良好的控制特性。

基于SVPWM算法的三电平矿用变频器的研究与仿真

随着电力电子技术的快速发展,大功率变频器在煤矿生产中得到了广泛应用。为了进一步提高变频器的节能和调速性能,在传统的三电平PWM的技术上,提出以一种空间矢量脉宽调制新算法的三电平逆变器模型,极大地简化了计算过程,减少了设备运行时的电能损耗。文章以三电平矿用变频器为目标,详细分析了SVPWM算法的调制过程,并基于理论分析的基础在MATLAB仿真软件中搭建了系统模型。

SVPWM逆变器供电时FSCW-PMSM损耗特性研究

为探究空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)逆变器引入的时间谐波电流对分数槽集中绕组永磁同步电机(fractional-slot concentrated-winding permanent magnet synchronous machine,FSCW-PMSM)损耗特性的影响,文中提出一种SVPWM逆变器与FSCW-PMSM联合系统中电机损耗谐波特性分析方法。首先,理论分析了考虑时间谐波电流时电机损耗的时空谐波特性。其次,以一台三相双层绕组10极12槽PMSM为例,搭建电机与SVPWM逆变器的场路联合仿真模型,求解样机在恒转矩和恒功率调速时损耗的谐波特性,揭示各谐波损耗的产生机理。结果表明:转子谐波损耗由基波电流与次谐波、iZ±p次齿谐波和(f_(c)±4 f)/f、(f_(c)±2 f)/f次时间谐波电流与p、Z±p次空间谐波引起;定子铁芯谐波损耗由基波磁场、谐波励磁磁场及(f_(c)±4 f)/f、(f_(c)±2 f)/f次时间谐波电流引起。该结论适用于其他极槽组合的FSCW-PMSM。最后,通过实验验证了该分析方法的有效性。

Research of the Unity Theory Between Three-level Space Vector and Carrier-based PWM Modulation Strategy

两电平空间矢量脉宽调制（space vector pulse widthmodulation,SVPWM）与正弦脉宽调制（sinusoidal pulse widthmodulation,SPWM）存有一定的本质关系,对于三电平,在常见的8段式SVPWM序列中可以证明,SVPWM与SPWM本质上也存在某种统一。实际的SVPWM调制中,由于要考虑中点电压平衡、减少谐波等其它性能问题,一般会利用开关冗余状态得到8段以上的开关调制序列。目前的文献中还未曾有对这些情况进行统一性地验证,因此三电平SVPWM与SPWM的统一理论存在一定的不足。研究发现,可通过严格地理论推导将传统意义上的调制波分解为2个子调制波,再进行SPWM调制,可以得到与SVPWM完全吻合的序列。该文在此方法基础上深入研究了8段以上（10、12、14段）的SVPWM调制序列与SPWM的统一。经过严格地理论推导,成功实现了含任意段数的SVPWM序列与SPWM的统一。仿真结果证明了该理论的正确性。

基于SVPWM的PMSM模糊PI-DTC控制研究

为了解决在直接转矩控制(DTC)下永磁同步电机(PMSM)出现的转矩波动大、定子磁链和电流失真严重等问题,提出基于空间电压矢量控制的改进型PMSM模糊PI-DTC控制方法。用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)代替传统DTC的开关表搜索模块,并对PI调节器引入模糊规则在线整定参数,从而得到合适的空间电压矢量,进一步改善电机性能。仿真结果表明:基于SVPWM的PMSM模糊PI-DTC控制技术使得电机启动转矩增大到28.97 N·m,电机启动速度更快,上升时刻缩短,转速跟踪的超调量减为0.51%,极大地提高了跟踪精度,并能显著改善电流畸变和抑制转矩脉动。

基于双分频带的新型随机开关频率SVPWM策略

传统固定开关频率空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术导致的高次谐波使得电驱动系统电磁干扰问题较为严重,随机开关频率(random switching frequency,RSF)-SVPWM可用于改善此类现象。文中阐述了SVPWM技术与RSF-SVPWM技术的原理,探讨了RSF-SVPWM策略中扩频范围增大对系统的影响。为在扩频范围较小时仍能达到很好的高次谐波分散效果,提出一种基于双分频带的新型RSF-SVPWM策略。该策略以原中心开关频率为中点划分2个局部分频带,设置各自的局部中心频率点与扩频范围;以两相静止坐标系下理想β轴电压分量正负为标准,判断每一开关周期所属具体分频带后,使得开关频率围绕该分频带中的局部中心频率点进行各自的随机化。仿真与实验结果表明,该新型RSF-SVPWM策略相比于较大扩频范围的传统RSF-SVPWM策略,高次谐波分散效果相当,同时可降低系统电流环脉动,使得输出电磁转矩较为平稳,有助于推进电驱动系统在高端行业领域中的应用。

五电平有源钳位型变换器SVPWM死区效应分析与补偿方法研究

针对五电平有源钳位型变换器SVPWM调制的死区时间会导致跨电平跳变电压尖峰,产生过高的dv/dt影响系统稳定性的问题,提出一种不影响SVPWM调制效果的死区跨电平跳变补偿方法。首先对死区寄生模态导致电压误差的产生原理进行分析,列举了所有跳变过程中寄生电流的导通路径,采用在特定参考电压限定开关模态、筛选开关序列和脉冲调整等方法,重新规划电流导通过程,分类消除了跨电平跳变现象。最后搭建了实验样机,通过仿真和实验的手段对补偿方法进行了验证,对相同条件下的实验结果进行快速傅里叶对比分析,证明提出的死区补偿方法对输出电压谐波含量只产生了0.51%的微弱影响,且能有效消除跨电平跳变电压尖峰,表明该方法能维持五电平SVPWM良好的调制效果的同时,消除跨电平跳变隐患。

九开关变换器驱动的双Y移30°永磁同步电机SVPWM算法

在双Y移30°永磁同步电机电压矢量的基础上,提出一种九开关变换器SVPWM算法。该算法相比于十二开关变换器最大四矢量SVPWM算法,不仅减少3个开关管,而且降低了开关损耗。针对九开关变换器采样周期过快,会导致直流侧母线电压短路的缺点,提出死区调制策略。仿真结果表明,该算法能够有效地应用于双Y移30°永磁同步电机。

基于基波电压幅值线性输出控制的SVPWM过调制新算法

传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制控制需要预先存储大量的数据,系统存储量庞大,但控制精度却不理想。该文提出了一种新颖的基于基波电压幅值线性输出控制的SVPWM过调制算法,该算法不需要存储数据,能够使逆变器平滑的从线性调制工作状态过渡到六阶梯波工作状态,非常适合数字化应用。文中分析了应用该算法以后, 逆变器输出电压的谐波畸变(THD)情况,以及主要谐波成分百分含量的变化情况,并和其它控制算法进行了技术指标对比。分析及相关实验证明,该算法具有输出基波电压增益线形、谐波电压含量低以及实现简单的优点,非常适合异步电机实际应用。

两种SVPWM过调制方法的比较研究

阐述了两种典型的SVPWM过调制方法的原理,通过分析和仿真研究了两种情况下输出基波电压、谐波含量和实现方式,得出了各自的优缺点,以便为交流传动过调制方法的选择提供参考.

基于调制函数的SVPWM算法

为了避免复杂的三角函数和求根运算,便于数字信号处理器的实时运算,提出一种新的SVPWM算法。采用SPWM中调制波与载波相比较的规则采样思路,通过在静止坐标系下直接计算每个参考电压矢量所对应的三相调制波的函数值,进而得到每相电压在一个PWM周期中的占空比。该算法的主要特点是计算简单,只需要普通的四则运算,适用于数字化系统。在扇区划分和占空比饱和的处理上较传统SVPWM算法更简便,且过调制范围也略有拓展,具有很大的实用性。仿真和实验结果证实了该算法的有效性。

三电平SVPWM与CBPWM算法的内在联系研究

由于三电平中点钳位逆变器能有效提高逆变器系统容量和耐压水平,减少输出电压的谐波,所以其在中高压大容量电能变换领域中得到了广泛应用。为了揭示三电平中点钳位逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)和载波脉宽调制(CBPWM)算法的内在联系,本文首先分析了三电平SVPWM算法的原理,并根据调制度的大小将整个线性调制范围分为3段,然后根据脉宽调制的规则采样法,分别推导出了3个调制段内与SVPWM等效的CBPWM调制函数形式。理论研究表明:三电平SVPWM算法是一种特殊形式的CBPWM算法。最后仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术特点及其优化方法

从电压利用率、调制波分析和开关损耗几个方面分析了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术与常规正弦脉宽调制(SPWM)技术的区别和联系,给出了SVPWM技术的几种优化措施.理论分析和仿真结果表明将每相电压正、负半周各6 0°的不开关扇区对称分布于电流峰值两侧的优化SVPWM调制技术是最为理想的控制策略.实际系统的运行结果证明,采用这种调制技术后。

过调制区内两电平SVPWM与CBPWM算法的内在联系研究

在低压电机驱动控制系统中,通常采用过调制方式来提高直流电压利用率,进而扩展电机运行范围。为揭示电机驱动控制算法中过调制区内空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modu lation,SVPWM)和载波脉宽调制(carrier-base PWM,CBPWM)算法的内在联系,该文首先分析基于叠加原理的SVPWM过调制算法;然后根据脉宽调制的规则采样法,分别推导出了过调制I段和II段与SVPWM等效的CBPWM调制函数形式;最后给出随着调制度变化相应的等效调制函数的变化规律。理论研究表明:在线性调制区和过调制区内SVPWM都是一种特殊形式的CBPWM算法。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和有效性。

低开关频率下SVPWM同步调制策略比较研究

在大功率牵引传动系统中,由于受到开关损耗和散热条件等的限制,逆变器最高开关频率通常比较低,一般只有几百赫兹,此时为了提高系统的输出特性,通常采用多模式调制策略。该文对空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)脉冲生成规律进行了归纳和总结,介绍了5种满足半波奇对称、四分之一周期偶对称和三相对称要求的SVPWM同步调制策略。通过对比分析5种调制方法的谐波特性,提出了一套适用于大功率牵引传动系统低开关频率条件下的多模式SVPWM调制策略,并分析了不同调制模式之间的切换原则。通过仿真和实验结果,验证了多模式调制策略的正确性和可行性,实现了不同调制模式之间的平滑切换。

SPWM与SVPWM的宏观对等性研究

基于正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)与空间矢量脉宽调制(space vector pulse widthmodulation,SVPWM)的基本原理,分析并论证两种算法在性质上的一致性。建立两种算法所在算法空间的一一映射关系,分析并得到两种算法基于基本载波周期的宏观差值函数——零序空间矢量基本函数。基于零序空间矢量基本函数确定的零序分量,将SVPWM等价映射为基波调制波中注入该零序分量的SPWM,建立从载波角度研究SVPWM的新方法。从外部输出结果与内部分析效能两个方面对所得结论进行数值仿真,证明了所得结论的正确性和有效性。

过调制区内三电平SVPWM与CBPWM算法的统一性研究

有效使用过调制策略可提高直流电压利用率,加快电机的动态响应速度,扩大其稳定运行区域。为了揭示过调制区内三电平空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)和载波脉宽调制(carrier-base pulse width modulation,CBPWM)算法的内在联系,在分析SVPWM过调制原理的基础上,用两种方法从不同角度推导与SVPWM等效的CBPWM形式。第1种方法根据伏秒平衡原理推导出与SVPWM等效的CBPWM调制函数中应注入的零序分量表达式;第2种方法根据规则采样规律推导出以调制度为自变量的与SVPWM等效的CBPWM整个调制函数形式。理论研究表明:在过调制区内同样可以用CBPWM方法实现与SVPWM相同的效果。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性与有效性。

一种新型有源电力滤波器的SVPWM算法

揭示三相四开关逆变器输出平衡电压的基本控制规律,在此基础上提出一种改进型空间矢量脉宽调制算法,可应用于三相四开关并联型有源电力滤波器。该算法采用新型坐标变换,使基本电压空间矢量位于两相静止坐标系的坐标轴上,从而使电压空间矢量的选择及其作用时间的计算只需通过两个线电压的四则运算即可完成。与传统方法相比,该算法具有检测环节少、计算量小、精度高等优点。针对三相四开关有源电力滤波器输出电压矢量中不含零矢量的特点,通过使一对幅值相同、方向相反的基本电压空间矢量作用相同时间的方法进行零矢量合成,提出一种五段式SVPWM算法,该方法控制逻辑简单,逆变器输出谐波含量低。仿真和实验结果证明了所提算法的有效性。