一种新的不连续PWM统一化实现方法

针对三相电压源逆变器,提出一种新的实现DPWMMAX,DPWMMIN,DPWM0,DPWM1,DPWM2,DPWM3(统称为DPWMx)调制策略的统一化方法。文中将6扇区矢量图划分为12扇区,对各种传统Ⅲ型DPWMx不连续调制策略参考电压进行分析与归纳,总结出Ⅲ型DPWMx不连续调制策略参考电压与其对应的Ⅰ型DPWMx连续调制参考电压的线性变换关系,并讨论Ⅰ型与Ⅲ型DPWMx调制策略的本质联系,从而为不连续调制策略的分析与实现提供一种新思路。理论上分析采用统一线性变换法实现各种DPWMx策略的可行性,仿真与实验结果验证了该方法的有效性与正确性。     

DPWMMIN调制方法的损耗分析及其非线性电压误差补偿策略

不连续PWM调制与传统空间矢量调制相比能够降低开关次数与损耗,提高变换效率.然而,死区效应、管压降会引起感应电机的相电压非线性误差,导致定子电流谐波畸变增加,转子磁链观测精度降低,且传统的基于占空比的补偿方法并不适用于不连续PWM调制.针对不连续最小值调制策略(DPWMMIN)的损耗与电压误差展开研究,首先对导通损耗与...     

基于不连续调制的单相LC逆变器控制策略研究

为了降低单相逆变器的开关损耗,提高逆变器效率与功率密度,以单相全桥LC型逆变器为研究对象,基于统一调制法提出一种不连续调制策略,在保持两相差模调制信号不变的前提下,通过调整共模调制信号,实现a相桥臂与b相桥臂的开关器件处于交替不动作的状态,从而降低了开关损耗。然后在建立单相全桥LC型逆变器数学模型的基础上,利用幅频特性曲线,对单环路比例-谐振(PR)控制器的参数设计方法展开研究,实现在输入电压扰动与负载电流扰动下,逆变器输出电压对给定电压的精确跟踪。最后进行实验验证,实验结果表明,与传统单极性调制策略相比,所提单相不连续调制策略能够有效降低功率器件的开关损耗,同时所设计的单环路PR控制器能够实现高品质、高精度的电压输出。     

直流电容电压自平衡的新型五电平NPC变流器空间矢量调制策略

针对五电平中点钳位(Neutral Point Clamped,NPC)变流器直流电容电压平衡问题,分析了五电平NPC变流器空间矢量调制中各开关矢量对直流电容电压平衡的影响,阐述了分调制比区域实现五电平NPC变流器空间矢量调制的控制思想,提出了一种新型直流电容电压自平衡的五电平NPC变流器空间矢量调制策略。该策略将空间矢量图按调制比分区,在低调制比区域(mSV≤0.5),采用目标函数与参考电压分解相结合的方法,在高调制比区域(mSV0.5),采用平衡矢量优化选择法(Optimized Balancing Vectors Selection,OBVS),分别实现了直流电容电压自平衡的五电平空间矢量调制。仿真和实验表明本文提出的新型调制策略兼具直流电容电压平衡控制功能,计算量小,实现简单,控制效果好。     

四桥臂三电平逆变器3D-SVPWM调制策略

针对四桥臂三电平中点钳位型逆变器传统的复杂三维空间矢量脉宽调制算法和中点电位不平衡问题,提出了基于分解思想的3D-SVPWM调制策略和基于电荷守恒的中点电位平衡算法。该调制策略将αβγ坐标系下四桥臂三电平逆变器电压矢量空间分布在αβ平面上的投影分解为两电平结构进行分析,并利用两电平的调制策略实现对参考电压矢量的调制;提出的中点电位平衡算法,根据电荷守恒原理调整冗余矢量的作用时间实现对中点电位的控制。与传统的调制策略相比,所提调制策略极大地简化了运算过程,并且实现了直流侧上下电容电压平衡。仿真和实验验证了本文所提策略的正确性。     

基于矩阵变换器的AC/DC变换器

对传统的三相/三相矩阵变换器进行变换,得到一种新型的AC/DC变换器拓扑,并对该电路的工作原理进行了分析,通过在变换器的高频部分加入变压器,既实现了输入和输出的电气隔离,又减小了系统的重量和体积.本文对所采用的基于输入电压的双线电压调制策略机理进行了详细的分析,推导了在该调制策略下的输入电流和输出电压的表达式,说明采用该调制策略能实现三相交流输入侧电流正弦和单位功率因数,输出电压与调制指数之间存在线性的关系.采用MOTOROLA的16位微处理器和CPLD协调控制制作了一台样机,验证了理论和控制方法的正确性和可行性.     

双级矩阵变换器过调制连续控制方法的研究

针对双级矩阵变换器TSMC(two-stage matrix converter)常规调制策略电压传输比低的问题,提出一种可以提高电压传输比的过调制连续控制方法。首先介绍TSMC的拓扑结构和数学模型,分析整流级所采用的无零矢量空间矢量调制方法,阐述逆变级所采用的过调制连续控制方法;然后在分析过调制连续控制方法的原理和特点基础上,利用MATLAB工具建立系统仿真模型,进行仿真验证;最后采用型号为TMS320LF2812的控制器制作了一台样机,进行物理实验。仿真和实验结果说明采用该方法可以对空间电压矢量脉冲宽度调制SVPWM(space vector pulse width modulation)的输出电压进行连续和平滑地控制至达到6阶梯波工况时的最大值。TSMC过调制时输出电压基波可以精确控制,输出电流电压波形质量好。     

基于改进载波移相SPWM的链式STATCOM电容电压平衡控制策略

介绍了传统载波移相SPWM及脉冲循环换位调制策略,指出了上述方法由于级联H逆变桥的电路参数及损耗差异等因素,无法真正实现链式STATCOM的电容电压平衡。笔者通过对传统载波移相SPWM调制策略进行改进,提出了一种新的链式STATCOM电容电压平衡控制策略,分析了该策略的基本原理与实现过程。通过PSCAD/EMTDC对该控制策略进行了仿真,结果说明,该策略可以很好地实现电容电压的平衡,而且对上层控制、装置的谐波特性不会产生影响。     

适用于双级矩阵变换器的空间矢量过调制策略

针对双级矩阵变换器电压传输比低的固有缺陷,结合电流型及电压型变换器的过调制策略,提出了分别适用于双级矩阵变换器整流级和逆变级的空间矢量过调制策略,该过调制策略使最大电压传输比从0.866提高到1.053,输出电压基波幅值精确线性控制,谐波畸变率较小,其中逆变级调制策略还可有效抑制输入电压突升突降对输出性能的影响,同时无需预存大量数据,算法简单,易于实现。仿真和实验表明了文中过调制策略的可行性和正确性。     

新型不对称五电平逆变器的输出电压频谱分析

本文研究了一种新型的不对称五电平逆变器的电路拓扑,并分析了其采用的混合调制策略。基于文中所提方案,快速器件和高压器件能协调工作。为精确测算输出电压频谱,建立了三种载波分布下的调制过程数学模型,继而运用Bennet扩展方法推导出严格的频谱表连式。文中总结了调制比全范围变化时的输出电压频谱特性。实验有力地证实了理论分析和方案的可行性。     

新型不对称五电平逆变器的输出电压频谱分析

本文研究了一种新型的不对称五电平逆变器的电路拓扑，并分析了其采用的混合调制策略。基于文中所提方案，快速器件和高压器件能协调工作。为精确测算输出电压频谱，建立了三种载波分布下的调制过程数学模型，继而运用Bennet扩展方法推导出严格的频谱表达式。文中总结了调制比全范围变化时的输出电压频谱特性。实验有力地证实了理论分析和方案的可行性。     

面向LCC-HVDC与VSC-HVDC互联的DC-DC接口变换器拓扑与调制策略

为实现基于电网换相换流器的LCC-HVDC和基于电压源型换流器的VSC-HVDC之间的直流互联,提出了一种隔离型双MMC结构的互联DC-DC接口及其调制策略。为满足LCC-HVDC与VSC-HVDC在电压等级和工作原理等方面的差异性需求,互联接口在LCC侧采用全桥MMC结构,在VSC侧采用半桥MMC结构,两侧MMC之间通过中频变压器进行功率交换。针对该接口的应用场景,提出了准两电平调制策略及其子模块均压控制策略。接口工作过程分析表明,所提出的调制策略能够稳定传输功率,减小子模块承受的电压应力。对子模块能量交互过程分析表明,所提出子模块均压策略能够合理设置子模块移相角,有效维持子模块电容电压均衡稳定。同时给出仿真与实验结果,证明了所提出的接口及其调制策略的有效性与正确性。     

单相中点箝位开关电容多电平逆变器及其控制

提出一种单相电压源中点箝位开关电容多电平逆变器,该逆变器利用直流母线箝位电容对电源电压进行分割,通过控制电源与电容的串并联实现逆变器多电平输出,并且可以通过扩展进一步提高逆变器的输出电平数量和电压增益。为实现电容的电压平衡,同时降低其电压纹波,逆变器的调制过程考虑了开关的冗余状态,且开关管之间互补工作,调制策略简单。对所提逆变器的工作原理、调制策略、电容电压及相关参数进行了详细分析,并给出了拓扑结构的扩展方法。最后,分别通过仿真和实验,对所提逆变器的稳态性能和动态性能进行了验证。     

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。     

非正常输入情况下双级矩阵变换器调制策略的改进

针对常规空间矢量调制法不能抑制非对称、畸变等非正常输入电压对双级矩阵变换器输出所产生的影响,对双级矩阵变换器空间矢量调制策略进行改进,提出一种新的非正常输入电压表示方法以及抗扰分量的概念,通过在整流调制矢量中引入抗扰分量来提高双级矩阵变换器的输出波形质量.本文分析了改进调制策略的原理,利用Matlab/Simulink分别对在常规调制策略和改进调制策略下的双级矩阵变换器(TSMC)输出性能进行了仿真对比,结论表明所提方法不仅能对非正常输入电压引起的输出谐波进行有效抑制,而且简单易实现,从而验证了所提方法的正确性.     

基于有限状态机的五桥臂逆变器改进调制策略

针对五桥臂逆变器输出存在的反向电压脉冲问题,本文提出了一种基于有限状态机(finite state machine,FSM)的五桥臂逆变器改进调制策略.首先,深入分析了反向电压脉冲的产生机理以及给电机调速系统运行带来的危害.在上述分析的基础上,依据电压源逆变器空间矢量脉宽调制理论,通过对电压空间矢量脉宽分布进行优化调整,实现了改进的五桥臂逆变器调制策略,从机理上抑制了反向电压脉冲的产生.本文将提出的改进调制策略与原有的空间矢量脉宽调制策略进行了实验比较,实验结果表明该调制策略不仅实现了对两台电机的独立控制,而且有效的改善了五桥臂逆变器的输出电压质量,特别是使开关频率附近的电压高次谐波分量减小到原有的1/4.     

基于调制波分解的中点钳位型三电平逆变器的混合调制策略

对于中点钳位型三电平逆变器，传统的载波脉宽调制在高调制度低功率因数下中点电压会发生三倍频波动，而虚拟空间矢量调制虽然能实现中点电压无条件平衡，却存在开关损耗高的问题。针对上述问题，基于调制波分解的多约束目标的协调，提出一种适用于中点钳位型三电平逆变器的混合调制策略。该调制策略采用双调制波单载波比较的方式实现，分析开关次数和中点电压无条件平衡的两类约束，为了在确保中点电压平衡的条件下降低开关损耗，提出上述两类约束的混合调制策略。在此基础上，探讨两种约束下的中点电压主动控制方法。另外，还对比了混合调制策略与其他调制策略的性能指标。混合调制策略可以在全调制度全功率因数下实现中点电压平衡，且相比虚拟空间矢量调制开关损耗有所降低，实验结果证明了其可行性和优越性。     

基于空间矢量的三电平间接矩阵变换器简化策略研究

针对传统三电平空间矢量脉宽调制的开关矢量作用次序的选取较为复杂、算法的运算量较大等缺点,提出一种运用到三电平间接矩阵变换器上的简化空间矢量调制策略。该方法在整流级采用无零矢量的调制策略,保证输入电压功率因数达到最大。逆变级采用简化扇区的空间矢量调制,使参考电压旋转归一到第一扇区,然后进行参考电压修正和降电平处理。该调制策略与传统调制策略相比,不仅使算法运算量比原来减少,无需预先存储大量数据,还使谐波畸变率比原来降低。通过仿真对简化的空间矢量调制策略进行验证,并且搭建样机平台,用实验的方法对该策略的可行性和正确性进行验证。     

基于参考电压修正的双级矩阵变换器Delta-Sigma调制

Delta-Sigma调制（DSM）可在无需随机过程统计特性和复杂谐波理论分析的基础上,依托其过采样特性实现电力电子变换器变频调制。双级矩阵变换器（TSMC）作为一种理想的“全硅”交-交变换器,若能够将DSM引入TSMC,可进一步优化其电磁干扰（EMI）水平和运行效率,但TSMC的直流链电压波动问题导致TSMC-DSM策略难以直接实现。针对TSMC-DSM实现问题,该文提出一种基于参考电压修正的DSM策略。在所提方法中,通过解析TSMC整流级调制过程,将逆变级参考电压按照整流级矢量作用顺序进行修正,并依次获得各扇区参考电压修正系数。最后,在两相坐标系下分别构建两个DSM调制器,并将修正后的逆变级电压参考值引入DSM调制器以实现高性能TSMC-DSM策略。实验结果表明,所提策略能够对输出电压、电流频谱进行合理整形以减少系统对外部的电磁干扰,同时具备优良的电压传输比和动态调制性能。     

矩阵变换器占空比矢量调制策略的优化研究

矩阵变换器调制策略是实现其功能并保证系统稳定可靠运行的一个重要环节,适当的调制策略可以提高其电压传输比,减少换流次数,节省功耗,改善输出波形质量。占空比矢量调制策略是一种具有普遍意义的调制策略,通过选取特定的自由参数和自由矢量实现不同的调制策略。采用矢量分析方法对占空比矢量调制策略中的自由参数和自由矢量进行深入研究,得到它与其他调制策略的具体内在联系,并提出了一种基于该调制策略的优化方案。该方案构造了自由矢量新的表达式,使矩阵变换器能减少换流次数及波形失真,从而改善波形质量,同时仍能得到最大电压传输比值0.866。通过实验验证优化方案的正确性和可行性。