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。     

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。     

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。     

传统矩阵变换器最小相位误差空间矢量过调制策略

对传统矩阵变换器的电压传输比特性进行理论研究,推导瞬时电压传输比与输出/输入频率比、输出电压初始相位和输入功率因数角之间的函数关系,分析瞬时电压传输比的变化规律。通过对输出线电压进行二重傅里叶变换,得到传统矩阵变换器最小相位误差过调制下的电压传输比上限值。在此基础上,提出一种基于线性加权原理的最小相位误差过调制策略。仿真与实验结果验证,所提策略可使传统矩阵变换器的基波电压传输比达到0.953,同时保证调制输出电压基波幅值相对参考电压幅值的误差小、输出电流谐波含量低。     

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。     

恒功率区无零矢量SVM对功率器件结温的改善

电动汽车变流器功率器件的损耗不仅浪费了有限且宝贵的车载能量,而且会造成功率器件过高的结温,严重影响其可靠性。空间矢量调制SVM(space vector modulation)工作在线性调制范围虽然可以保持较低的电压谐波畸变,但高的开关频率会带来高的开关损耗。过调制虽然在一定程度上导致相对较高的谐波,但在提高逆变基波电压的同时还降低了器件的开关次数。为了能兼顾逆变电压谐波与功率器件损耗,基于已有的过调制研究,采用了一种不需要零矢量的过调制点,将该特定调制度点(无零矢量)运用于驱动电机基速以上的弱磁调速区,并推导了其损耗表达式。研究表明,与线性范围内调制对比,该方法能显著降低变流器功率器件的损耗,且谐波也在可接受范围内。     

一种应用于多电平SVPWM的过调制算法

为提高多电平逆变器电压输出能力,提出一种适用全调制度范围的过调制方法,该方法是对多电平逆变器线性调制区的扩展。基于两电平简化算法,根据调制度m_i(0≤m_i≤1),划分为三种调制模式,即线性模式(0≤m_i0.907),过调制模式Ⅰ(0.907≤m_im_(max2))和过调制模式Ⅱ(m_(max2)≤m_i1)。过调制模式Ⅰ引入补偿因子λ,补偿了系统在过调制区域的伏秒损失;在过调模式Ⅱ中,引入简化"压频"计算,可快速计算切换角度αh。三种模式均无需存储数据及复杂的计算公式,易于拓展至n级电平及处理器数字化实现。基于五电平NPC/H型逆变器,仿真及实验表明,在全调制度范围内,该算法具有输出基波电压增益线性、谐波含量低及易于实现的特点。     

基于矢量分解和叠加原理的双三相感应电机在全调制比范围内的PWM策略

对于六桥臂电压源型逆变器供电的双定子绕组异步感应电机,为提高逆变器直流母线电压利用率,并抑制电流谐波,提出一种新的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)算法。该方法利用空间矢量分解的原理,在低次谐波被消除的基波空间计算参考电压矢量,并在过调制区通过叠加原理选择合适的开关状态矢量重构参考电压矢量,从而实现从线性调制到方波控制的平滑过渡。详细介绍该调制算法的基本原理,并进行实验。研究结果表明,该算法下的输出基波电压幅值与调制比呈线性关系,且定子绕组电流谐波含量也得到了明显抑制。     

基于改进调制积分观测器的相控断路器基波提取方法

相控断路器能有效减小电力系统无功补偿电容器组投切过程中的涌流和过电压,从而准确提取电网电压基波信号,是实施相控开关技术的前提。基于调制积分观测器的基波信号提取方法具有收敛快、误差小的优点,但电网电压频率变化会影响其精度。提出采用线性自抗扰控制的锁相环获取电网电压频率,再设计调制积分观测器,在电网电压波动、谐波与噪声干扰情况下,实现电网电压基波信号的准确提取,并通过系统仿真进行了验证。     

SPWM逆变器死区影响分析

通过建立数学模型分析正弦脉宽调制(SPWM)逆变器死区对桥臂和输出电压基波和谐波含量的影响机理,首先在开环情况下分析死区对桥臂电压基波与低次谐波的影响;接着分析闭环情况下死区影响输出电压谐波含量的关系,提出在闭环情况下理论建模时将死区的影响等效为在桥臂电压上叠加了相应谐波频率次的误差电压的分析方法并证明其正确性,进一步提出闭环情况下由于死区引起的低次谐波的估算方法,并从参数设计的角度指出减小死区影响的方法.另外提出考虑死区对基波影响后的逆变器直流母线电压(调制比)优化选取方法.通过仿真和实验验证了以上结果的正确性,研究结果可用于指导SPWM逆变器的参数优化设计.     

优化阶梯波PWM逆变器供电的交流变频调速系统

本文介绍了一种能消除特定谐波的优化梯形波 PWM 方法,其输出基波电压 V_(1)与调制比 M 成正比的线性控制区宽。文中详细地论述了优化梯形波 PWM 原理和开关点的算法,说明了采用8088十六位微处理器组成系统的方法及特点。试验结果表明该方法是可行的。     

新颖的SVPWM过调制策略及其在三电平逆变器中的应用

提出了2种开环无载波的SVPWM单模式过调制策略。对它们的特点进行分析并与现有方法作比较。其中第一种方法的调制比与修改后的电压矢量幅值有精确的线性关系,可以提高基波控制精度并有效地减少DSP的内存占用和运行时间,但THD指标较差;第二种方法THD指标较好,但基波控制精度微弱降低,且较复杂。第一种方法更适合于计算资源紧张而又对基波控制精度有高要求但对谐波指标要求较低的场合;而第二种方法则更适合于谐波指标要求较高且计算资源相对富足的应用。在一片以TITMS320LF2407ADSP为控制器的二极管箝位三电平开环V/f控制原理样机上对新提出的2种过调制方法进行实验,试验结果证明所提方法是正确和可行的。     

一种基于优化SPWM的过调制新方法

优化正弦脉宽调制(SPWM)是一种基于载波比较的三相电压型逆变器调制方法。首先采用傅里叶级数分析了优化SPWM的基波指数与调制度的函数关系,然后提出该优化SPWM过调制策略并分析算法所引入的总谐波畸变率(THD),给出了含过调制功能的优化SPWM算法程序流程图。最后,采用一款ARM Cortex-M3内核的微处理单元(MCU)进行实验,结果表明该过调制方法引入的谐波较少,能充分利用逆变器的直流母线电压。     

双级矩阵变换器的过调制策略

针对双级矩阵变换器常规调制策略电压传输比低的问题,在不改变双级矩阵变换器拓扑结构的前提下,该文提出了一种可以提高电压传输比的双级矩阵变换器调制策略。该调制策略将双级矩阵变换器分为两级控制：整流级采用常规电流空间矢量合成法;逆变级根据电压传输比的不同要求将电压空间矢量调制区域分为线性调制区和过调制区。根据过调制程度要求的不同,又将过调制区域分为过调制区域Ⅰ和过调制区域Ⅱ,各个区域分别采用不同的调制模式控制逆变级的输出。论文从理论上分析了过调制策略的原理。仿真和实验结果表明, 双级矩阵变换器过调制时输出电压基波可以精确控制,谐波畸变率比较小,输入输出电流波形质量好。     

基于3次谐波控制及脉冲波动分析的三电平SHE-PWM调制优化策略

提出一种改进的特定谐波消除调制(SHE-PWM)策略,该策略能够抑制NPC型三电平逆变器中点电压波动,消除线电压低次谐波。传统特定谐波消除策略下的脉宽调制电压幅值始终默认为恒定值,即1/2直流侧电压。但实际工况下中点电压波动会导致脉宽调制电压变化不等。因此传统调制求出的开关角在脉冲电压波动的情况下并不能彻底完成指定次谐波消除,输出电压中仍含有少量低次谐波。针对该问题,深入分析了相电压中基波与3次谐波对中点电压波动的影响,对传统SHE-PWM策略进行了改进,通过引入3次谐波控制方程和脉冲电压波动权值系数重构傅里叶方程组。通过实验与传统SHE-PWM策略进行对比,结果表明利用重构的傅里叶方程组求得的开关角能更好地抑制中点电压波动,降低低次谐波含量,进而验证了改进SHE-PWM策略的有效性。     

大功率MMC换流站最近电平调制策略研究

介绍了模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的基本拓扑结构和工作原理。针对脉冲宽度调制在大功率MMC换流站中应用的一些弊端,如开关频率过高,由于复杂性难以实现等,提出了最近电平调制策略在MMC中应用的实现方法,并对该种调制策略原理、输出电压基波和各次谐波进行了分析。在PSCAD/EMTDC仿真环境下,搭建了5电平和13电平MMC模型,对提出的最近电平逼近调制策略进行验证。对输出电压质量和各次谐波含量进行了分析,验证了该调制策略的有效性和适用于大功率MMC换流站场合。     

矩阵变换器间接空间矢量逆变级过调制策略优化设计

为克服传统多轨迹矢量加权过调制策略中输出电压误差大和谐波含量高的缺点,提出一种新的过调制策略,该策略在过调制Ⅰ区和Ⅱ区分别减小了六边形矢量和基本矢量在参考电压矢量中的权重。通过对改进前后过调制策略的输出电压基波幅值和输出电压谐波畸变率进行理论分析,得出改进后过调制策略可以获得更小的输出电压误差和谐波含量。对改进前后过调制策略用于矩阵变换器的输出性能进行仿真研究和实验验证,结果表明所提策略有效减小了输出电压期望值与实际值之间的误差和输出电压谐波含量,验证了理论分析的正确性和所提策略的可行性。     

混合H桥级联逆变器的改进型调制策略

对于直流侧电压比为1:3的混合H桥级联型逆变器而言,其可以输出更多的电平数,但在传统混合调制策略下,低压单元存在过调制问题,将导致逆变器输出电压中出现难以滤除的低次谐波,严重影响负载的运行性能.为合理解决上述问题,提高所述拓扑的实用性,在传统混合调制策略的基础上,对问题区间的调制进行改进,提出一种改进型调制策略,并对调制的基本原理和逆变器的输出特性进行了详细理论分析.所提改进型策略可有效解决低压单元固有的过调制问题,消除过调制带来的不利影响.最后,通过仿真与实验,对比验证所提改进型调制策略的正确性与可行性.     

含三次谐波注入的SPWM在dsPIC30F单片机上的实现

对于三相电压源型逆变器,采用普通规则采样PWM控制方法,其输出基波线电压的最大幅值仅为直流母线电压的86．6％;增加一定比例三次谐波成分,可将最大调制比增加到1．15并且不会产生过调制,提高了直流母线电压利用率;利用dsPIC30F单片机实现了三次谐波注入PWM,并给出了实验结果,验证了所用方法的正确性。     

非正弦供电十五相感应电机谐波电压确定

通过确定非正弦供电十五相感应电机的3次谐波注入电压,为电机PWM调制提供理论依据。把注入3次谐波电压的十五相感应电机气隙磁动势峰值下降幅度最大作为电机理想运行准则,得到基波磁动势与3次谐波磁动势之间空间位置关系与磁动势幅值间数值关系。以十五相感应电机基波等值电路与3次谐波等值电路为基础并从相应的激磁电流出发,计算基波电压与3次谐波电压有效值,求出3次谐波负幅值点与基波正幅值点间相位差,并通过电机空载实验对计算方法的准确性进行了验证。在额定基波电压下,计算了对应于不同给定转差率的基波激磁电流与3次谐波激磁电流,进而得到3次谐波电压有效值及磁动势波形间相位差,最终通过线性插值来获得任意转差率下的3次谐波电压。