两电平逆变器半周期对称SHEPWM方法

提出了“关于正负2个半周期镜对称”和“关于T/2点奇对称”2种PWM波对称方式,以半周期内20个开关切换角为例,通过对两电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)非线性方程组的建立、初值选择和求解,详细研究了两电平逆变器的SHEPWM方法.为了说明半周期对称SHEPWM问题具有更多解的特点,求取了很多组有效数值解,并以抽样点数值解和调制比在全范围内解的变化轨迹的形式列举了其中8组解.在调制比为0.8的情况下,对抽样点数值解进行了仿真与实验研究,仿真与实验结果一致,证明了所提方法的有效性与实用性.     

多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系

为了利用已知的较低电平数多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)问题的解,来构建、丰富和完善具有较多电平数的多电平逆变器的SHEPWM问题的解的集合,该文从SHEPWM非线性方程组的形式、多电平逆变器输出电平的物理概念、多电平逆变器SHEPWM问题解的多重性等方面出发,提出并研究了多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系。以级联多电平逆变器为例,对七电平逆变器M=0.38、五电平逆变器M=0.76和三电平逆变器M=1.14时的方程组的数值解进行了实验研究,结果证明了所求数值解能够实现基波控制、谐波消除目标、七电平对五电平和三电平、五电平对三电平逆变器SHEPWM问题的解包含关系。     

三电平逆变器SHEPWM方法及其应用研究

特定谐波消除SHEPWM,通过开关时刻的优化选择,消除选定的低频次谐波,具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等显著优点,所以受到人们的普遍关注.首先针对1/4周期对称的脉宽调制波形,以频率50Hz为例研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法,提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法,使得求解非线性方程组的速度明显加快;根据非线性方程组的数值解,用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究;用小功率MOSFET管构成二极管钳位三电平逆变器实验电路模型,以双DSP中压变频控制平台为控制器,对三电平SHEPWM方法进行实验研究.仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点.     

适用于三电平逆变器的特定谐波消除脉宽调制方法

特定谐波消除脉宽调制方法SHEPWM近来受到人们的普遍关注，其通过开关时刻的优化选择，消除选定的低次谐波，具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等一系列显著优点。本文首先针对1/4周期对称的脉宽调制波形，研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法，提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法，使得求解非线性方程组的速度明显加快；根据非线性方程组的数值解，用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究；用小功率MOSFET管构成二极管箝位三电平逆变器实验电路模型，以双DSP中压变频控制平台为控制器，对三电平SHEPWM方法进行实验研究。仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点。     

三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的研究

特定谐波消除SHEPWM，通过开关时刻的优化选择，消除选定的低频次谐波，具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等一系列显著优点，所以受到人们的普遍关注。该文首先针对1／4周期对称的脉宽调制波形，研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法，提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法，使得求解非线性方程组的速度明显加快；根据非线性方程组的数值解，用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究；用小功率MOSFET管构成二极管箝位三电平逆变器实验电路模型，以双DSP中压变频控制平台为控制器，对三电平SHEPWM方法进行实验研究。仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）技术，针对1/4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1.158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术，针对1／4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1．158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

基于GA多电平逆变器SHEPWM控制技术

针对于传统数值算法在求解多电平逆变器特定次谐波消除脉宽调制(SHEWM)消谐模型时对开关角度初值依赖程度较高的问题,提出了采用遗传算法(GA)对多电平逆变器SHEPWM消谐进行求解的方法。该方法在无需初值的情况下,仅通过GA的优化计算即可得到满足各种消谐效果的开关角度解集。最后进行了仿真和实验验证,结果验证了该方法和所求取的开关角度解正确有效。     

实数编码遗传模拟退火算法SHEPWM控制技术

针对多电平逆变器SHEPWM(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)消谐模型的求解问题,提出一种遗传算法和模拟退火算法相融合的新型算法。该算法根据个体适应度值进行自适应交叉和变异操作,采用模拟退火算法进行个体更新,以增加种群的多样性,增强全局寻优能力,避免陷入局部最优,并以实数编码保存个体来提高计算精度。以二极管箝位三电平逆变器SHEPWM为例,给出了全调制度下的开关角度轨迹及较高调制度下的另外两组解,绘制了谐波失真含量(total harmonic distortion,THD)随调制度变化的曲线,并给出了详细的仿真结果。最后通过建立的二极管箝位三电平逆变器实验平台进行了实验验证,仿真和实验结果证明了该算法的正确性和可行性。     

三电平逆变器SHE-PWM的研究

以应用于高压变频装置的三电平逆变器为特定的研究对象,对特定消谐(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation,SHEPWM)技术的求解与应用进行了分析和研究。针对用数值算法求解SHEPWM非线性方程组时初值选择困难的情况,提出一种新的求解方程组。建立了NPC逆变器SHEPWM方法的数学模型,着重介绍了同伦算法的基本思想、模型构造以及求解方法,最后对用同伦算法计算的NPC逆变器模型的结果进行了仿真和实验研究,研究结果证明了SHEPWM和同伦算法的可行性。     

基于直流侧电压不均衡的CHB多电平逆变器SHEPWM控制技术

传统的H桥级联型多电平逆变器SHEPWM技术多用于各单元直流侧电源完全相等的情况,但在实际应用中电源电压可能会产生一定的偏差,使得特定谐波消除效果变差。针对这一问题,提出了一种基于直流侧电压不均衡的多电平逆变器SHEPWM技术,以七电平逆变器为例,取3种不同电压值情况,利用多种群遗传算法求解建立的非线性方程组得出对应的开关角度解。对3种不同电压值情况下的开关角度轨迹进行了分析,对调制比0.65~0.85区间内出现的多解情况进行了讨论,对比不同解时消谐效果的差异,为不同要求场合下消谐角度的选择提供了参考。仿真和实验结果证明了该控制技术的可行性和可靠性。     

基于Walsh函数的多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术

基于Walsh函数变换的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonics elimination pulse width modulation,SHEPWM)技术存在调制比受限的问题,为此,提出了基于Walsh函数的多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术。该方法通过分析傅里叶级数变换下的多电平多波段SHEPWM电压波形,归纳出调制比从0到1之间变化时多电平逆变器多波段统一的SHEPWM非线性方程组,再利用Walsh函数变换对其进行求解,从而同时解决了拓展调制比、在线计算、实时控制的难题。以7电平为例,给出了各个波段下的Walsh函数分段线性方程组及开关角度轨迹,同时还考虑了调制比切换处多组解的情况。算例结果验证了该方法的可行性。     

五电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法

为了提高非线性方程组的求解速度,提出了一种基于"冲量相等、重心重合"原则和直接数值计算的非线性方程组初值求取方法.以12个开关切换点为例,主要研究了五电平逆变器SHEPWM非线性方程组在调制比从1.15到0.01的全范围变化时的求解方法,对每一个M值给出了至少一组数值解.求解过程证明所提初值方法是有效的.论文讨论了随着M值从大到小变化,SHEPWM问题的解及其代表的波形的变化趋势.对选取的典型数值解进行了仿真和实验研究,结果证明所得数值解能够实现基波控制目标并有效消除选定的低频次谐波.     

Ⅱ型不对称CHB多电平逆变器SHEPWM功率均衡控制策略

针对直流侧电源电压比为1:2:4的Ⅱ型不对称CHB(ACHB)多电平逆变器特定谐波消除(SHEPWM)调制存在的各级联单元输出功率不均衡问题,对传统的SHEPWM调制进行改进,提出一种新的功率均衡控制策略.该策略利用Ⅱ型ACHB多电平逆变器输出相电压冗余的特点,对消谐方程组中基波幅值方程表达式进行等效拆分,不仅保证了逆变器输出相电压周期对称的电压波形以及实现各个串联H桥单元在一个输出周期内的功率均衡,而且通过多种群遗传算法得到消谐方程组的解,消除了特定的低次谐波,使逆变器输出高质量的电压波形.搭建了三单元十五电平Ⅱ型ACHB多电平逆变器实验平台,对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证.实验结果验证了该均衡策略的可行性和正确性.     

基于SHEPWM的三电平并网逆变器控制研究

大功率三电平并网逆变器开关损耗大、开关频率低,采用常规调制策略存在谐波较大的缺点。针对这一问题,研究了基于特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的三电平并网逆变器控制及其滤波器优化。分析了SHEPWM的消谐原理、求解方法;研究了基于SHEPWM的闭环控制策略,进行了控制系统分析;针对SHEPWM未消除的谐波幅值较大的缺点,对LCL滤波器进行改进;并计算SHEPWM开关角的三组解,分析对比改进滤波器条件下三组解的谐波分布选择最优解,进一步提升了并网电流质量;最后进行了实验验证。     

基于Walsh变换的多电平逆变器谐波消除技术

将Walsh函数引入到多电平逆变器选择性消谐法(SHE)开关角的求解中.为此,在介绍Fourier-Walsh变换的基础上,得出了级联型多电平逆变器基于Walsh函数的消谐模型,并提出了一种快速求解消谐模型在基波幅值整个变化范围内开关角的全部解的方法.应用分析表明所提方法是可行的,级联型多电平逆变器开关角的解是关于基波幅值的分段线性方程.因此,所得的分段线性方程解决了逆变器SHEPWM技术在线求解开关角的难题.最后,多个算例的计算结果和实验结果证实了该方法的正确性.     

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的仿真研究

研究了多电平SHEPWM技术，针对1/4周期对称的多电平PWM波或阶梯波形，给出了根据波形直接确定傅立叶系数和多电平SHEPWM非线性方程组的方法；采用三角载波SPWM方法确定非线性方程组的初值，保证和加速了非线性方程组迭代过程的收敛；以五电平为例，对多电平逆变器的SHEPWM方法，用POWERSIM专用仿真软件进行了仿真研究，结果证明：多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程简单，易于收敛；根据非线性方程组求得的最终波形不受参考波形限制，能够根据调制比的变化而自动调整；当调制比小于一定值时，线电压所包含的电平数也会有所下降，以满足调制比变化和谐波消除的要求；直流母线电压利用率高；谐波消除效果非常理想，输出波形质量高，是多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

基于差分进化算法的逆变器SHEPWM方法的研究

针对两电平特定谐波消除(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation, SHEPWM)非线性方程组的求解,提出采用差分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE)对两电平逆变器消谐模型的非线性超越方程组求解的方法。DE求解SHEPWM方程组克服了数值方法需要初值的不足。给出调制度0～1.15下的开关角轨迹,和遗传算法求解进行对比,得出DE求解具有更高的精度。为验证差分进化算法求解的正确性和可行性,用Matlab/Simulink进行仿真研究,并以DSP(TMS320F28335)为核心搭建了两电平逆变器进行实验。仿真和实验结果证明了差分进化算法求解的正确性和可行性。     

一种新型级联多电平逆变器SHEPWM控制技术

传统级联型多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术只适用于各单元直流侧电源完全相等的情况,但在实际应用中电源电压可能会产生一定的偏差,这使得SHEPWM消谐效果变差。此处提出了一种直流侧电源电压不相等的多电平逆变器SHEPWM技术,并利用多种群遗传算法(MPGA)求解所建立的非线性方程组,得出了开关角度轨迹,且确定了性能最优的一组解,通过仿真和实验研究验证了理论的正确性。     

要媒速览

三电平逆变器SHEPWM多组解特性比较及实验张永昌赵争鸣张颖超/清华大学电机系研究了应用于三电平NPC逆变器的特定消谐(Selective Harmonic Eliminated PWM,SHEPWM)技术。传统SHE均假设波形1/4周期对称,这有助于减小方程组的维数,但同时也减少了可行解的空间,而消除低次谐波并不严格要求波形1/4周期对称。针对