dSPACE电机控制平台设计与SVPWM矢量控制实现

以d SPACE半实物实时仿真系统为基础,利用d SPACE与MATLAB/Simulink可以实现无缝链接的优势,将离线仿真模型通过试验进行快速验证,提高电机控制系统开发效率,缩短项目开发周期。介绍了d SPACE标准组件系统的软硬件环境,完成基于d SPACE电机控制试验平台的设计。最后在此平台上实现永磁同步电机SVPWM矢量控制,验证了d SPACE电机控制试验平台进行控制算法开发的高效性。

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。

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。

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。

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.

基于共模电压抑制的双Y移30?六相SVPWM方法

定子绕组星形结点相隔离的双Y移30?六相电机与PWM变流器组成的系统会产生共模电压,给系统带来不利影响。为了抑制共模电压的大小与变化频率,分析了六相电压空间矢量的共模电压特点,提出一种六相SVPWM方法。该方法从64个基本矢量中选择共模电压不产生变化的非零基本矢量进行线性组合,得到一组中间矢量,使中间矢量在o1o2和z1z2平面为零矢量;然后利用中间矢量去合成dq平面上的期望矢量,合成过程中不使用dq平面上的零矢量。仿真和实验结果表明,在保持定子谐波电流抑制效果良好、电机转矩和转速动稳态性能良好的情况下,共模电压峰峰值为变流器直流母线电压的1/3,变化频率仅为线电压基波频率的3倍,远低于变流器开关频率。该方法可进一步拓展,用于抑制多相电机系统的共模电压大小与变化频率。

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。

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。

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。

基于三相桥臂坐标的SVPWM过调制方法

讨论了一种新型的SVPWM过调制方法,并对其过调制性能及谐波成分进行了分析。首先,对经典SVPWM技术进行了分析,探讨了常规过调制策略的实质。其次,引入了新的三相桥臂坐标,在该坐标下将现有的SVPWM的串行合成时间关系推导为并行。最后,给出了线性调制和过调制统一的求解模型,避免了现有过调制算法中控制角和保持角的计算。新方法取消了扇区的概念并简化了计算,可实现从线性调制到六阶梯模式的连续平滑调制。文中介绍了该过调制算法的基本原理,进行了仿真和实验。结果表明,该方法在线性调制和六阶梯模式下调制效果与经典SVPWM方法相当;而过调制区,其输出PWM波形的THD明显小于常规过调制方法。

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。

基于SVPWM的无刷直流电机矢量控制系统研究

针对方波控制下无刷直流电机(BLDCM)起动抖动明显、转矩脉动大、噪声大等问题,提出了基于空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的正弦波驱动无刷直流电机的方法,分析推导了BLDCM在d-q坐标系下的数学模型,定性分析了矢量控制下交轴电流(iq)的变化。介绍了电压空间矢量控制的基本原理及其控制算法,利用Matlab7.0/Simulink建立了系统仿真模型。仿真结果表明,电压空间矢量控制下的无刷直流电机控制系统具有良好的静、动态特性;同时将仿真结果与方波控制得到的结果进行比较,证明了无刷直流电机在不同负载下通过矢量控制可以实现低转矩纹波、运动平滑、起动迅速、效率高的运行效果。

SVPWM控制三相并网逆变器AFD孤岛检测方法

三相并网逆变器在新能源发电系统和电动汽车等领域起着重要的作用,为确保系统安全稳定运行,孤岛检测是十分必要的。对基于空间矢量控制的三相并网逆变器,传统的主动频移法(active frequency drift,AFD)不能直接应用,存在检测盲区的问题,且施加的频率扰动量会对三相进网电流波形质量造成一定的影响。提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制三相并网逆变器的AFD孤岛检测方法,其对锁相环(phase-locked loop,PLL)计算出的相角施加扰动,但不属于主动移相法。分析孤岛检测盲区的成因以及消除盲区的可能性,并对施加扰动后的三相电流进行谐波分析,提出抑制谐波的改进半解耦控制算法,最后给出仿真和实验结果。

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。

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。

基于SPWM/SVPWM调制策略的逆变器效率研究

逆变器的效率是光伏发电系统的一个重要指标,有效地采用调制策略,能够提高逆变器的效率。为了提高逆变器的效率,针对SPWM和SVPWM两种调制策略,分析了逆变器损耗的计算方法,利用Matlab/Simulink进行了仿真,比较了两种调制策略对逆变器效率的影响,并搭建了实验平台,进行了实验验证。根据实验数据和仿真结果,得出结论:采用SVPWM调制策略,能提高逆变器的效率,获得更高的调制度。

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。