等效开关倍频技术在串联型电能质量控制装置中的应用

逆变器是串联型电能质量控制装置的重要组成部分，由于开关器件开关频率的限制，逆变器输出含有很大的开关倍谐波成分，这些谐波会影响逆变器的补偿成分输出并且对输出端滤波器的设计带来极大的困难，进而影响到装置的电能质量补偿效果和系统的稳定性。该文通过对两种调制模式下逆变器输出谐波成分讨论分析，论证了等效开关倍频技术可以有效降低逆变器输出谐波含量，同时不影响逆变器补偿输出增益。     

基于混合式脉宽调制的双三相电机谐波抑制技术

针对双三相电机谐波问题严重带来的噪声问题,提出了一种混合式脉宽调制技术。该调制技术在传统连续型最大四矢量空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法的基础上进行改进,把4种零矢量进行有效利用和有效矢量时序重新分配,并将此改进型SVPWM方法与周期频率调制方法相结合,提出一种新型混合式脉宽调制技术。与传统连续型最大四矢量调制方式相比,该调制技术在保证双三相电机矢量控制运行性能的前提下,以仅增加一次的开关次数为代价,使开关频率及其整数倍谐波含量分布更加均匀,显著降低了相电流的高频谐波幅值,同时还将z1-z2谐波子平面谐波幅值波动进行了大幅度抑制。所提方法既不会改变基波的特性,也不会在驱动器中使用额外的电路,最后仿真结果验证了所提策略的有效性。     

一种5电平ANPC逆变器的优化PWM方法

降低功率器件的开关频率,可减少中高压大容量逆变器的工作损耗,并进而增加输出功率,但也会带来电流谐波较大的问题,解决此问题的办法便是采用优化PWM方法。研究了一种5电平有源钳位逆变器在低开关频率运行下的电流谐波最小PWM方法。针对不同调制度范围,提出两种不同的遗传算法适应度函数来求解高精度初值,并以电压低次谐波幅值方程为非线性约束条件,增强了对低次谐波幅值的限制。通过优化求解得到的开关角具有良好的电流谐波性能,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于TMS320F28377D的混合脉宽调制策略研究

牵引逆变器受开关频率的限制,电机电流含有丰富的谐波.电流谐波会引起电机发热严重,系统损耗大,同时还会导致电机转矩脉动,影响电机控制性能.为实现全速范围内逆变器输出脉冲电压的对称性,减小低次谐波对系统的影响,在此通过对特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)原理的深入分析,提出了一种基于TMS320F28377D的混合脉宽调制(PWM)方法,实现了各调制方式的平滑切换.该方法可以满足控制算法和调制策略在一个CPU的两个核中独立运行,提高了程序运行的可靠性和高效性,可有效降低低次谐波,提高系统效率,简化了数字实现,具有一定的工程意义,仿真和实验结果表明了所提混合PWM策略及其切换方法的可行性和有效性.     

基于永磁同步电机转子位置变化的混合开关频率调制技术

以电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,提出一种新型混合开关频率调制策略,对其电压源逆变器的高频边带谐波电流优化进行了研究.首先,基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术基本原理与实现方式,建立了响应的Matlab/Simulink仿真模型,分析了高频边带谐波电流产生机理.其次,基于电机转子电角度位置变化提出了新型混合开关频率调制策略,以减少电压源逆变器工作过程中产生的谐波成分,优化边带谐波电流响应.最后,通过合理设定电机参数,对电机稳态运行过程中的逆变器开关频率进行在线调节以降低谐波电流及其相应的扩展频谱.仿真过程中进一步对固定开关频率、传统随机开关频率及新型混合开关频率控制策略的边带谐波电流进行了对比分析.结果表明,相比于传统随机调制策略,所提出的新型调制技术对开关频率及其倍频附近的边带谐波成分有较好的抑制效果,进而验证了所提出方法的有效性.     

基于电流谐波最小的永磁同步电机无差拍预测电流控制

基于空间矢量调制(SVM)的无差拍预测电流控制(DBPCC)具有原理简单、动态响应快、开关频率固定等优点，在永磁电机高性能控制中得到了广泛应用。但是传统的无差拍预测电流控制采用单一的7段式矢量序列，在高速重载等高调制比工况下电流谐波相对较大。已有研究表明，高调制比时采用母线钳位空间矢量调制能获得更小的电流谐波，但优化矢量序列的选择比较复杂且仅在开环运行下进行验证。在解析推导基于4种电压矢量序列的空间矢量调制的电流谐波基础上，提出了一种变序列SVM无差拍预测电流控制策略。该策略根据调制比在线选择使电流谐波最小的优化电压矢量序列，不仅计算量小，而且有效降低了电流谐波。仿真和实验结果表明，相比基于单一矢量序列的传统无差拍预测电流控制，所提出的方法在全调制比下都可以获得最小的电流谐波和THD。在调制比大于0.92时，电流THD可减小30%以上。     

轨道交通牵引逆变器调制策略性能比较

在大功率电力机车以及高速动车组牵引传动系统中，由于受到散热条件等因素的限制，牵引逆变器的最高开关频率通常受到严格限制，导致逆变器输出电压含有大量谐波，进而影响系统效率，并恶化系统控制性能。基于对大功率牵引传动系统脉宽调制策略现状的分析，梳理并分析当前针对低开关频率下不同脉宽调制策略的评价指标。对当前牵引传动系统中应用较多的主流调制策略从加权总谐波畸变，定子谐波磁链，电机转矩脉动等不同角度进行详细的分析对比。分析结果可以为实际牵引传动系统多模式调制策略的优化设计提供参考依据。     

PWM开关频率对转子损耗和温升影响探究

永磁电机转子损耗及温升分析对电机性能与安全非常重要。永磁电机转子损耗主要是由谐波引起的,且脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)供电下输入电流谐波对损耗影响很大。因此,探究PWM供电对转子损耗和温升影响探究可以为PWM开关频率的选取提供重要参考。为实现上述目的,首先建立了场-路耦合的电机有限元仿真模型,获取了不同开关频率下转子损耗的变化情况。然后,建立了磁-热耦合仿真模型,获取了多个工作点不同开关频率下的转子温升,最终结合电机性能需求和逆变器成本选择合适的开关频率,可以为电机及其控制器设计提供重要参考。     

低开关频率下双定子感应电机SVPWM同步调制策略研究

在铁路等大功率牵引传动系统中,由于开关损耗和散热条件等因素的限制,逆变器的最高开关频率通常受到严格的限制,此时需要采用多模式调制技术。在分析现有24扇区空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术的基础上,提出了3种具有不同脉冲数的SVPWM同步调制策略,这些调制方法适用于两电平六相电压型逆变器供电的不对称双定子感应电机。通过对比分析3种调制策略的谐波特性,提出了一套适用于大功率牵引传动系统在低开关频率条件下的多模式SVPWM调制策略;同时,也提出了多模式调制的切换策略。通过仿真和实验,对提出的多模式SVPWM调制策略进行了验证,并实现了不同调制模式之间的平滑切换。     

基于优化PWM的定子磁链轨迹跟踪控制研究

在异步电机的高性能控制方案中,为了降低开关损耗,采用优化脉宽调制(PWM)实现低开关频率下较小的电流谐波畸变。但在调制模式频繁切换时,优化PWM会产生电流和转矩冲击。因此,研究了将优化脉冲在线移位的闭环定子磁链轨迹跟踪控制方法,提出了由基于自控电机的降阶观测器与电机电流模型观测器组成的双观测器模型,实现了基波分量观测。结合电流谐波最小脉宽调制（CHMPWM）开关角,利用其重构参考磁链与实际磁链的差值,实现定子磁链轨迹跟踪。提出了无差拍下修正开关角小于2时的脉冲模式调整方案,消除了系统的动态调制误差,实现了低开关频率下异步电机的高性能控制。在开关频率为300 Hz以下的NPC型三电平逆变器上的仿真和试验证明了定子磁链轨迹跟踪控制策略的有效性。     

三相软开关PWM逆变器载波方式的选择

详细阐述不同载波方式对PWM逆变器输出特性的影响。指出三角载波用于硬开关PWM逆变器时 ,由于死区时间的影响 ,其输出电压电流在基波频域中含有谐波成分 ;软开关PWM逆变器如果也采用三角载波 ,则不但难以控制谐振电路的起振时间 ,而且谐振电路损耗大 ,直流电压的利用率低 ;硬开关PWM逆变器采用锯齿载波调制 ,必将导致严重的电流波形失真 ;软开关PWM逆变器交替使用正负斜率锯齿载波 ,不但谐振电路的起振时间容易控制 ,而且不会导致由死区时间引起的输出电压电流波形的失真     

谐波分量对异步电机性能的影响及抑制方法

晶闸管逆变器作为异步电动机的供电电源时,输出的电压和电流中含有丰富的谐波,对异步电机的运行性能会产生显著影响,主要表现在功率损耗增加、效率和功率因数下降等,传统脉宽调制(PWM)方法虽然可以消除低次谐波的影响,但整体效果不理想。通过谐波对定子及其他电机参数影响的具体分析,提出了以电机总损耗最小为目标函数,并根据各种损耗系数随频率变化情况与逆变器晶闸管开关元件切换次数的关系,确定载波比,对传统PWM进行优化策略设计方案。试验结果表明,优化后的方案可有效抑制谐波影响。     

基于dSPACE的永磁同步电机低振动噪声控制策略

为降低变频器供电引起的永磁同步电机(PMSM)电磁振动噪声,首先理论分析了变频器引入的PMSM振动噪声源,然后利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,通过d SPACE进行编译并控制一台PMSM,比较了随机开关频率调制技术和死区补偿技术降低振动噪声的优缺点,提出一种混合随机开关频率-死区补偿技术。试验结果表明,此方法综合随机开关频率调制技术和死区补偿技术的优点,能降低逆变器引入电流谐波引起的中低频振动噪声和逆变器开关频率与电流谐波相互作用引起的高频振动噪声。     

Developing a novel sinusoidal pulse width modulation (SPWM) technique to eliminate side band harmonics

In this study, an enhanced SPWM modulation scheme is developed in order to minimize total harmonic ratio (THD) by eliminating the side band harmonics that are not paid attention in regular modulation schemes. Unlike the conventional SPWM, the developed modulation scheme considers the elimination of harmonics that are located at the carrier frequency and at the side bands of carrier frequencies. Therefore, the harmonic elimination feature of SPWM that eliminates the base harmonic orders but not considers the side band harmonics in frequency domain is improved with the developed analytical definition. The side band harmonic elimination feature of the proposed SPWM scheme eliminates higher order harmonics. The elimination of high-ordered attenuated harmonics decreases the harmonic contents seen in the THD spectrum. The simulation of inverter is carried out with Matlab/Simulink and experimental studies are performed utilizing TMS320F2812 DSP. The proposed SPWM schemes is tested according to various control strategies such as switching frequency (f_sw) and modulation index (m_i) terms by using a full bridge inverter. The analytical model improved to calculate and generate switching intervals is simultaneously operated in DSP instead of managing a look-up table. The experimental studies of the inverter verify that the developed SPWM modulation scheme mitigates the side band harmonics successfully. The higher order harmonics are eliminated and the THD ratios are decreased owing to proposed SPWM scheme.     

基于混沌SVPWM的矢量控制感应电动机驱动

提出并实现了用一种新型混沌空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,来减小矢量控制感应电动机驱动中变频器输出电压的开关型谐波峰值.其关键在于设计一种混沌的频率调制器,即基于混沌频率调制信号的频率调制器(CFFM)来调制SVPWM的开关频率.与传统的恒频SVPWM及随机SVPWM相比,CFFM-SVPWM不仅可以减小开关型谐波峰值,还可以有效地避免感应电动机驱动中的机械共振.而且,采用CFFM-SVPWM后矢量控制的感应电动机驱动仍然可以提供良好的运行特性.仿真和实验结果都证明了该方法的有效性.     

基于谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制

为了减少共母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)驱动系统中的电流谐波,抑制由径向电磁力引发的电机振动,提出了一种基于零序电流闭环的零矢量重分配随机开关频率空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法通过选取的零矢量产生共模电压,抵消由非零电压矢量带来的共模电压,将零序电流闭环后动态抑制零序电流,有效地减少了相电流3次谐波含量。同时,针对调制策略固有的相电流高频谐波分量,通过SVPWM中开关频率随机化,使得开关频率及其整数倍处高频谐波幅值大大减少。试验结果表明,该方法能有效降低高低频段电流谐波幅值,实现OW-PMSM全频段的减振控制。     

一种新型无刷直流电机谐振极软开关逆变器

永磁无刷直流电机具有高功率密度、高转矩/电流比和控制简单等优势,得到了广泛应用。然而,无刷直流电机通常采用硬开关逆变器驱动,硬开关逆变器的系统效率较低,散热器的体积和重量较大,限制了大功率无刷直流电机驱动系统功率密度和性能的进一步提升。针对硬开关逆变器问题,提出了一种无刷直流电机专用的谐振极软开关电压源逆变器。通过在传统硬开关逆变器的三相输出端添加辅助谐振网络,实现了逆变桥主开关器件的零电压(ZVS)开关动作,辅助双向开关在零电流开关(ZCS)条件开通和关断。针对新型软开关逆变器,提出了一种新的脉宽调制(PWM)控制策略——TPWM TON,逆变桥上下侧开关器件轮流进行PWM调制,保持了直流母线中点电位的平衡,且使主开关和辅助开关的开关频率降到PWM调制频率的一半。对提出的软开关逆变器进行了实验研究,实验结果验证了电路结构、理论分析和控制策略的正确性与可行性。     

Harmonic control and losses of a current source GTO invertersupplying load with AC generation

The use of a self-commutated current-source inverter for supplying a remote load with no AC system support is investigated. Various forms of pulse width modulation (PWM) techniques are studied with particular emphasis placed on the control of harmonics and losses in the GTO valves and filters. A novel switching technique is presented which reduces the magnitude of harmonics while maintaining low switching losses in the inverter. It is shown that the proposed switching pattern can improve the inverter operation and has the potential of reducing harmonics without increasing switching frequency or the cost of filters or losses     

变频器供电异步电动机绝缘系统概述

变频器供电异步电动机通常指变频调速电动机（以下简称电动机）。大多变频器输出PWM脉宽调制波形,含有大量谐波,将增加附加损耗。变频器输出电压的峰值较高,对电动机的绝缘造成严重的威胁,产生的高次谐波会导致电动机绝缘被击穿。由于变频电源的特殊性,以及系统对高速或低速运转、转速动态响应的需求,对作为动力主体的电动机,提出苛刻的要求,尤其是电动机绝缘系统。为更好地消除因变频器供电对电动机绝缘系统产生的不利影响,对电磁线槽绝缘、相间绝缘、浸渍漆、浸漆工艺予以概述。