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。     

一种SVPWM过调制算法及其在两电平逆变器中的应用

过调制能够有效地提高逆变器的输出基波电压,传统的空间矢量PWM过调制算法需要经过复杂的实时计算或查表,不易于实现。针对此问题,研究一种过调制算法,不需要经过复杂的运算和查表,易于实现,能够使逆变器从线性调制区平滑地过渡到六阶梯波工作区,并且输出电压谐波含量低。在两电平逆变器矢量控制系统上对过调制算法进行了实验。理论分析和实验结果表明该算法具有输出电压谐波含量低和实现简便的优点,适合应用于矢量控制系统中。     

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。     

多通道逆变器空间矢量调制调压技术研究

多通道逆变器(阶梯波合成逆变器)是一种适合于大功率应用的逆变技术,但传统的多通道逆变器不能调节输出电压.将SVPWM调制技术应用于多通道逆变器,不仅可以调节输出电压,而且实现了SVPWM在大功率场合的运用.以4通道逆变器为例,分析了不对称SVPWM方案的基本原理和性能,给出了最优的开关频率和采样偏移角.采用不对称SVPWM方案,在4通道逆变器样机上进行了实验.实验结果证明,采用该方案可以在低开关频率下得到良好的输出电压波形.     

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。     

空间矢量调制的五相Z源逆变器

为了提高传统五相电压源逆变器的直流电压利用率,在两电平逆变器拓扑结构的基础上提出了五相Z源逆变器的电路拓扑结构。逆变器利用Z源网络的升压特性,在开关切换时刻插入直通状态,使直流母线电压升高,从而提高了五相电压源逆变器的直流电压利用率和电压传输比。为减小逆变器输出电压谐波,采用优化的空间矢量调制算法对五相Z源逆变器进行调制,其中通过最小化三次谐波子空间的合成矢量来使输出电压的谐波减小。利用SIMULINK对五相Z源逆变器进行仿真,并采用基于数字信号处理器(digital signal processor,DSP)控制的实验平台对其进行实验验证。仿真和实验结果验证了该逆变器的可行性和调制算法的有效性。五相Z源逆变器能提高逆变器直流电压的利用率,可以用于直流电压受限的场合。     

空间矢量变环宽滞环电流控制方法

提出了一种适用于电压源型逆变器的变环宽空间矢量滞环电流控制方法。该方法借助传统空间矢量的调制方法,从参考电压矢量的瞬时采样位置获取滞环控制器的滞环宽度。基于逆变器零电压矢量对应的误差电流调整a轴b轴2个多阶滞环比较器的滞环宽度,由滞环比较器的输出值根据开关矢量表确定下一控制周期的逆变器输出电压矢量。该滞环控制器维持了空间矢量滞环控制器动态响应迅速,系统对负载参数变化的不敏感,优选相邻空间电压矢量输出等特点。与固定环宽的空间矢量滞环控制器相比,该方法简化了空间矢量滞环控制器的滞环参数整定过程,提高了控制器的动态性能。仿真及实验算例验证了所提方法的可行性。     

开关损耗优化的级联型逆变器全区域空间矢量调制策略

利用错时采样技术将级联型逆变器的多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化为逆变器各层采样点相互错开,每个采样点仅需控制某层3个功率单元的分解三电平SVPWM调制;通过分析功率单元H桥电路的内在关系,本文从三电平短矢量的6种冗余开关形式中选出一种开关损耗最优的开关动作序列;推导出逆变器正常运行状况下的线性调制策略,以及故障运行状况下维持输出基波电压不变的三电平过调制策略;最后利用傅里叶级数推算出线性调制和过调制区域内输出基波和谐波电压幅值的计算公式。通过样机实验表明,本文提出的调制策略在保证开关损耗最优的前提下,不仅可以应用于线性调制区域,而且也可以应用于过调制区域,同时两个区域内都能保证基波电压的幅值随调制比成线性输出关系。在功率单元直流电压下降或部分功率单元故障旁路时,使用过调制策略可以使系统从线性工作状态平稳过渡到六阶梯波状态,直至六阶梯波时输出最大值;同时,相应过调制算法易于软件实现,是一种适用于级联型逆变器的全区域调制方法。     

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。     

多通道逆变器的空间矢量调制调压技术研究

多通道逆变器(阶梯波合成逆变器)是一种适合于大功率应用的逆变技术，但传统的多通道逆变器不能调节输出电压。将SVPWM(空间矢量脉宽调制)调制技术应用于多通道逆变器，可以实现输出电压的调节。以4通道逆变器为例，分析了不对称SVPWM方案的基本原理和性能，给出了最优的开关频率和采样偏移角。采用不对称SVPWM方案，给出了2通道、4通道和6通道逆变器的仿真结果，以4通道逆变器样机进行实验，给出实验波形，验证了该方案的可行性，可以实现在低开关频率下得到良好的输出电压波形。     

基于游标原理的三相逆变器算法研究

利用游标卡尺的工作原理将多个开关频率不同的逆变器串联,在每个逆变器开关频率不高的情况下得到高精度的输出波形,有效地降低了开关损耗、提高逆变器效率并延长了开关器件的寿命。最后,用仿真技术将游标原理逆变器与传统逆变器相比较：游标逆变器在开关频率仅为传统逆变器开关频率1／4的情况下输出与传统逆变器相同分辨率的电压。     

阶梯波合成逆变器的单脉宽调制调压技术研究

该文提出将PWM技术应用于阶梯波合成逆变器，以实现逆变器的输出电压调节。该文分析了方案的基本原理和性能，将单脉冲调制应用于12阶梯波逆变器，可以在较大的输入电压范围内调节输出电压同时保证波形具有良好的正弦性。研制的80kVA逆变器证明了该技术的可行性，由于功率管开关频率低，具有效率高的突出优点。     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。     

Robust space vector modulation technique for unbalance voltage disturbances

Space vector modulation (SVM) is one of the most popular PWM techniques used in multilevel inverters. The calculation of reference vector location is very important for SVM technique to obtain exact switching times and to determine correct space vectors. Balanced/unbalanced voltage disturbance occurred in a three-phase system affects the switching times and output voltage of the multilevel inverter. In this study, effects of the disturbances such as line–line faults, balanced and unbalanced voltage sags/swells to SVM technique are investigated and a new technique derived from Clarke transformation is proposed. The effects of disturbances are minimized with this new method. Power System Computer-Aided Design is used to simulate the proposed test system.     

一种混合9电平电压源逆变器及其变频脉宽调制

介绍了一种应用于中高压变频调速装置的9电平输出电压源逆变器，逆变器的主电路由2种不同拓扑结构的逆变电路组成，分别使用不同参数的开关器件实现，可以综合利用阻断电压高的器件和开关速度快的器件的优点。分析了逆变器主电路的拓扑结构及特点，研究了主电路的开关模式后提出了一种基于载波调制的适合于任意电平数目混合逆变器的PWM(脉宽调制)算法，最后仿真研究了混合9电平逆变器在变速驱动场合中的应用，并验证了算法的有效性。对线电压的频谱分析表明，混合9电平逆变器有很好的输出波形，输出谐波含量少，在高频段输出线电压的总谐波畸变率小于5％，输出电压的dv／dt小，可用于驱动大容量的中高压异步电动机。     

45°坐标下级联逆变器基于三电平逆变器SVM

分解H桥级联型逆变器结构,其实质可等效为多个三电平逆变器的叠加.利用三电平逆变器空间矢量调制( SVM)技术来研究级联型逆变器SVM,可简化其矢量的分析与求取.三电平逆变器在传统的SVM中扇区定位与矢量作用时间计算复杂,为了简化其矢量的求取,研究了其在45°旋转坐标平面中基于三电平逆变器的SVM.最后,通过实验验证了所提方法的正确性.     

An overheating‐tolerant space vector modulation algorithm for multilevel inverters

As promising and suitable candidates for high‐power applications, multilevel inverters have become one of the most promising solutions in various applications. However, power switching devices are highly subjected to thermal overheating, which leads to shortened lifetime and reduced reliability. Thermal overheating may result from the degradation of power switching devices due to continuous overloading and power cycling. In addition, degradation and faults in the cooling system of power switching devices may cause thermal stresses as well. A new overheating‐tolerant space vector modulation algorithm is proposed in this paper to alleviate thermal stresses from overheated power switching device. The proposed algorithm relies on using the redundancy property between switching states in multilevel inverters to continuously evaluate a cost function of the junction temperature of the overheated device for all possible switching sequence sets and then selects the optimal switching sequence. In addition, the proposed algorithm preserves the DC‐link capacitor voltage without reduction in the output current of the inverter. The proposed algorithm is general, which can be applied to n‐level inverters. Both simulation and experimental results reveal the efficient performance of the proposed algorithm using a three‐level T‐type inverter as a case study. Accordingly, the lifetime and reliability of the inverter are enhanced considerably using the proposed algorithm. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

矩阵变换器两种调制策略的比较与分析

对矩阵变换器的两种调制策略进行了分析比较,证明了两者占空比之间的相等关系,指出双电压调制法只是零矢量中置空间矢量调制法调换导通次序的另一种形式。两种调制法均能实现在输入电压不平衡时的控制,且占空比计算都较为简单,但是采用空间矢量调制法可以完全消除窄脉冲,且能够较为方便地进行电压补偿操作。分析了两种方法对开关损耗的影响。由于空间矢量调制法为了消除窄脉冲、提高输出波形质量,在换流时的输出电压在大压差之间反复变化,造成了开关损耗大大上升,而双电压调制法在选通输入电压时均是按电压高低依次排列,因此双电压调制法的开关损耗较小。故在选择消除窄脉冲和降低开关损耗之间,必须折衷考虑具体选择哪种调制顺序,也可以交替使用,兼有两者的优点。     

一种新颖的逆变器通用调制方法建模与实现

传统的SPWM和SVM实现方法割裂了二者的联系,使得调制方法缺乏灵活性。通过对SPWM和SVM的建模,提出了一种新型通用调制方法。仿真和实验表明,该方法将SVM和SPWM统一起来,可以更好地提高逆变效果而不必中断芯片运行,同时该方法计算量更小,精度更高,为进一步改善逆变波形质量,提高系统控制精度创造了条件。