基于多电平随机脉宽调制技术的共模电压和谐波抑制方法

在PWM电机驱动系统中,多电平逆变技术可以降低系统中的共模电压和谐波含量,但是由于开关频率是固定的,在开关频率处的谐波仍很大。随机开关频率空间矢量调制技术可以通过对零矢量的控制,实现对共模电压的抑制,并且开关频率的随机化,使得开关频率处的幅值较大的谐波分散为一定带宽的幅值较小的谐波,降低了谐波的幅值。给出了混合型七电平逆变器的拓扑结构及控制方法,将高压单元的低频输出和低压单元的高频输出进行叠加,实现七电平的电压输出。分析了不同的开关状态对共模电压的影响,提出了用于共模电压抑制的矢量选择方法和用于降低谐波的开关频率随机化方法,仿真和实验结果显示,多电平逆变技术和随机脉宽调制技术的结合使用,大大降低了系统的共模电压和开关频率处的谐波分量。     

共模电压最小化空间矢量脉宽调制方法

提出无零矢量空间矢量脉宽调制(NZ-SVPWM)方法,采用两个对称非零矢量等效构造零矢量。与SVPWM方法相比,该方法仅通过调整矢量作用顺序,合理分配矢量作用时间,即可使共模电压最小化的同时保持开关频率恒定,且能减少谐波电流,算法简单易于数字化实现。实验结果验证了该调制方法的有效性与正确性。     

无零矢量作用的逆变器结构仿真研究

文章在原有三相两电平的逆变器结构的直流母线上增加了两个开关管,使得共模电压在零矢量作用时得到了消减。同时在MATLAB/Simulink中搭建三相永磁同步电机（PMSM）矢量控制的仿真模型,基于此模型研究了无零序矢量脉宽控制（NZPWM）减少共模电压幅值的控制策略。通过不改变传统空间矢量脉宽调制（SVM）策略,构建了一种逆变器的拓扑结构使得零序矢量作用时无共模电压产生。结合理论与仿真分析,并与SVM比较,结果表明,NZPWM能够有效抑制共模电压幅值,但是线电压的谐波含量有所增加,定子电流、转矩、转速出现大的波动,改变逆变器拓扑的方式比NZPWM更好的抑制共模电压幅值,输出线电压的谐波含量也未增加且电机的电流、转矩、转速特性也未发生改变,研究表明这种结构能有效抑制共模电压且保持原有输出性能不变。     

逆变器供电三相电机的共模抑制SVPWM

针对两电平逆变器供电的三相电机采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)时存在共模电压幅值大、频率高的问题,提出了一种共模抑制SVPWM方法。该方法将常规SVPWM的六个扇区旋转30°得到新的六个扇区,在奇数编号扇区只采用奇数下标的三个非零矢量进行合成,在偶数编号扇区只采用偶数下标的三个非零矢量进行合成;给出了每个扇区三个非零矢量的作用时间。仿真与实验结果表明,与常规SVPWM相比,共模抑制SVPWM的共模电压幅值减小了66.67%,频率由原来的开关频率值降低至三倍基波频率值,且电机的电流、转矩和转速等性能依然保持良好。     

五相逆变器非正弦双随机空间矢量脉宽调制策略

为改善五相逆变器非正弦供电的高频性能,提出一种五相空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,即基于随机开关延时-随机零矢量分配的非正弦双随机SVPWM算法。该调制方法根据最近四矢量SVPWM算法,在基波子空间和3次谐波子空间分别合成参考电压矢量,确定占空比和开关动作,并保持采样频率不变,将与采样时刻对应的开关动作在一定范围内随机延时,同时将插入的零矢量作用时间进行随机分配,从而实现开关频率和对称脉冲位置的双随机。仿真和实验结果表明,该调制方法实现了在不影响基波和3次谐波输出的前提下对高次谐波幅值的削弱,达到了谐波分散的目的。     

不同空间矢量调制算法的共模电压抑制性能对比研究

三相逆变器供电的电驱系统中往往会产生幅值较高、高频交变的共模电压,对电驱系统的电磁兼容性、电机轴承寿命等产生危害。为抑制共模电压,分析了SVPWM调制算法下共模电压的生成机理,对AZSPWM1、NSPWM、TSPWM等共模电压抑制算法进行了仿真与分析。结果表明种调制算法均能有效地抑制共模电压,TSPWM算法的开关损耗较低、线性调制区域无限制,综合性能较优,但3种调制算法的电机相电流谐波含量均比SVPWM高。试验结果为共模电压抑制方案的选择进一步提供了理论依据和指导。     

三电平中点钳位逆变器共模电压和电流抑制算法

对三电平逆变器的传统SVPWM算法和已有的共模电压抑制算法、共模电压消除算法和共模电流抑制算法进行了分析和对比。通过改变矢量选择和优化开关次序,提出了一种共模电压和共模电流抑制的SVPWM算法,并通过Matlab/Simtllink软件进行了仿真。结果表明,这种算法能很好地抑制共模电压和共模电流。     

双三相PMSM锯齿载波双随机SVPWM策略

双三相永磁同步电机具有高功率密度、低成本、高可靠性等优点,适用于电动飞机、舰船推进等场合。然而,采用空间矢量脉宽调制策略(space vector pulse width modulation,SVPWM)会导致相电流在开关频率及其整数倍处存在集中的高频谐波,并因此带来振动噪声问题。此外,对双三相电机开关序列的中心化处理,也会增加谐波含量。为此,文中结合随机零矢量SVPWM与变延时SVPWM,提出基于锯齿载波的双随机SVPWM控制方法。在不影响矢量控制运行性能的情况下,将开关频率及其整数倍处的谐波分散到指定频域内,显著降低相电流的高频谐波幅值。与此同时,采用锯齿载波代替传统的三角载波,避免了开关序列的中心化处理,降低了谐波含量。实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

共模电压抑制的六相串联三相双PMSM系统模型预测转矩控制

高频、高幅值的共模电压(commonmodevoltage,CMV)是电机绕组故障、轴承损坏的重要原因,其造成的电磁干扰也易影响周围设备的正常使用。该文针对六相串联三相双永磁同步电机(permanentmagnetsynchronous motor,PMSM)系统提出一种共模电压抑制的模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)策略。只选用20个共模电压为0的基本电压矢量控制系统,以抑制系统的共模电压。为抑制系统的零序电流,20个基本电压矢量合成出13个零序电压为0的虚拟电压矢量。更进一步,引入零序电流PI调节器调整用以合成虚拟电压矢量的2个基本电压矢量的占空比,以抑制因实际系统非线性因素造成的零序电流。实验结果表明,所提控制策略在实现转矩、定子磁链幅值跟踪和零序电流抑制的同时,系统的共模电压也得到了有效抑制。     

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。     

交流调速系统脉宽调制方法研究

对于交流调速系统中脉宽调制(PWM)过程同时应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)和特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM),低频时采用SVPWM,中频时采用SHEPWM。这种混合调制方法避免低频时SHEPWM计算存储量较大和中频时SVPWM谐波特性变差等问题。采用一种谐波电流过零点切换方法,实现了SHEPWM中开关角个数由5~1逐步切换过程的平滑过渡;在与SVPWM的切换过程中,采用参考电压矢量同相切换方法,实现了混合调制之间的平滑过渡。仿真结果验证了理论的正确性。     

基于DSP的SVPWM电机变频控制研究

电压空间矢量控制技术就是根据磁链环路控制电压矢量,可以得到逼近圆形的磁链轨迹.电压矢量的合成采用电压脉宽调制技术,高速数据处理器根据电机反馈的位置信号,计算出参考电压矢量,然后通过对高速开关的通断控制,完成相电流的合成.电压空间矢量控制技术可以减小电机低频转矩脉动和谐波电流损耗,达到对速度转矩调整的目的.用该方法能减少逆变器输出电流的谐波成分及电动机的谐波损耗,更有效地利用电源电压,扩展了电动机的调速范围.本文设计了一种基于DSP处理器的电机控制方案,采用SVPWM技术,通过实验证明了该方案的可行性.     

一种优化五相感应电机SVPWM算法仿真研究

针对五相电机电压空间矢量多、控制复杂的问题,提出了一种优化的五相感应电机空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法与仿真。依据矢量空间解耦理论与载波统一性理论,采用基于最大矢量的SVPWM算法,综合考虑电压脉动与开关损耗等因素,对算法进行了优化。建立了系统数学模型,进行了仿真验证,对仿真过程中产生误差的部分进行了分析和优化。仿真结果表明,优化后的算法满足电机控制的需求,与传统的SVPWM算法相比,谐波畸变率降低,开关损耗降低约20%。     

定子双馈电双凸极电机SVPWM控制建模与仿真

文章分析并建立了定子双馈电双凸极(SDFDS)电机在d、q旋转坐标系下的数学模型。依据空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理,SDFDS电机调速系统的电流环采用空间矢量脉宽调制方式以提高SDFDS电机的电枢电流的控制性能。并基于Matlab/Simulink建立了SDFDS电机调速系统的SVPWM控制系统仿真模型。仿真结果表明,采用SVPWM控制的SDFDS电机调速系统电枢电流谐波明显减小,电机转矩脉动降低,电机转速控制性能良好,验证了整个SDFDS电机SVPWM控制系统的正确性和有效性。     

一种单相三电平SVPWM调制与载波SPWM内在联系

针对单相三电平二极管钳位(NPC)电压型整流器,为了减小其开关切换次数和开关切换损耗,本文提出了一种单相三电平空间电压矢量调制(SVPWM)方法和一种基于零序分量注入的单相三电平单极性载波叠层的正弦脉宽调制(TLC-SPWM)调制方法。分别给出了该SVPWM的详细设计方法和该TLC-SPWM的零序分量设计方法。并通过理论分析和计算,证明该SVPWM与该零序分量注入的TLC-SPWM本质上为同一类脉宽调制方法,仅实现方式不同。与传统的单极性TLC-SPWM相比,这两种调制方法能够有效地减小开关切换次数,从而减小开关切换损耗。最后,分别搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于TMS320F2812为控制器的1.3kW实验样机,仿真和实验结果都验证了该SVPWM算法及其中点电位控制的可行性和有效性。     

基于场路耦合的永磁电机高频径向电磁力波分析

振动和噪声的大小是衡量家用变频空调压缩机品质的指标之一。针对家用变频空调压缩机出现的高频噪声问题,以一台6极9槽家用空调压缩机用永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于场路耦合法,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术及其控制策略所引入的谐波电流成分与高频声振响应特性进行研究。首先通过解析法分析了永磁电机高频噪声源的产生机理。其次从原理上阐述了电流谐波对径向电磁力波的阶次特征与频率特性的影响。然后建立了永磁电机的场路耦合模型,详细分析了不同负载工况下高频径向电磁力波频率与开关频率的关系。最后采用声振特性试验进行了验证,结果表明：场路耦合模型可以考虑电机本体、控制策略以及开关频率等非线性因素引起的高频电流谐波影响,并得出了高频径向电磁力波频率与载波频率的关系式,为永磁电机的高频噪声预测以及减振降噪提供了参考。     

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.