不对称电压空间矢量PWM的研究与仿真

典型的电压空间矢量PWM (VSVPWM )本质上是一种在调制波中加入了零序分量的对称规则采样PWM ,而仿真结果表明 ,在较低的开关频率范围内对称规则采样PWM的总谐波畸变率明显高于不对称规则采样PWM。本文把不对称规则采样PWM与电压空间矢量PWM相结合 ,提出了一种改进的VSVPWM———不对称VSVPWM (AVSVPWM )。仿真结果表明 ,AVSVP WM的总谐波畸变率低于典型VSVPWM ,而基波含量高于典型VSVPWM ,开关频率较低时效果尤为明显。并且AVSVPWM能适用于更低的开关频率。     

三相电压型PWM整流器直接功率控制研究

根据三相电压型PWM整流器的瞬时功率数学模型,在矢量空间中研究了每个开关矢量对瞬时功率的不同影响,提出了一种新的直接功率控制方法,将整个矢量空间分成24个不固定的扇区,并给出相应的开关矢量表。相比于传统的直接功率控制,本文所提出的方法更加准确、高效,仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

单相PWM整流器两矢量有限集模型预测电流控制

为解决传统有限集模型预测电流控制FCS-MPCC(finite-control-set model predictive current control)方法下开关频率不固定和网侧电流谐波大等问题,以单相PWM整流器为研究对象,研究了一种两矢量有限集模型预测电流控制TV-FCS-MPCC(two-vector-based finite-control-set model predictive current control)方法。该方法根据整流器的3种电压矢量进行扇区划分,并在每个开关周期内同时作用一个扇区内的2个边界矢量;结合电流误差评价函数,求解出各扇区边界电压矢量的最优作用时间;最后采用电流误差评价函数值最小的扇区边界矢量,并通过调制模块产生相应开关信号。为验证所提方法的正确性和有效性,在小功率实验平台上对该TV-FCS-MPCC与传统FCS-MPCC方法进行了实验对比研究,研究结果表明:TV-FCS-MPCC方法可以有效实现单相PWM整流器的控制目标,与传统FCS-MPCC方法相比,所提方法可以实现开关频率的固定,并降低网侧电流THD。     

软开关三相逆变器磁链轨迹的研究

近年来零电压开关PWM变频技术受到人们的普遍关注。其基本思想是，通过零电压开关电路使逆变器主电路在各载波周期起始时刻产生谐振，确保各功率开关器件在主电路P、N极间电压为零期间进行动作切换。为了使谐振电路正常工作，通常采用正负斜率交替的锯齿波作为载波，这使得该PWM模式的零电压矢量的作用时间较传统硬开关SPWM模式发生很大变化。该文利用空间电压矢量概念，深入分析了软开关PWM模式下磁链的运动轨迹。指出在硬开关PWM模式下，磁链的运动速度靠零空间电压矢量调节；而在软开关PWM模式下，空间电压矢量的作用时间发生了很大变化，有时甚至没有零空间电压矢量。但该模式依靠非零空间电压矢量进行调节，使得磁链的运动速度仍然保持与硬开关时完全相等。文章还分析了软开关PWM逆变器电流波形畸变的原因，并从磁链轨迹圆出发，提出相应的补偿方法。实验证明了该方法能有效地改善逆变器的输出电流波形。     

磁链空间矢量PWM在HVDC Light中的研究与仿真

在介绍电压空间矢量PWM（VSVPWM）的基本原理的基础上，推导出了磁链空间矢量的作用顺序及作用时间，从理论上说明了磁链空间矢量不但具有减小绝缘栅双极晶体管（IGBT）开关频率的优点，而且还能有效地降低谐波含量，提高电压利用率，同时给出了用Matlab/Simulink实现磁链空间矢量PWM的方法，最后把磁链空间矢量PWM与轻型高压直流输电（HVDC Light)系统相结合，通过Matlab对系统进行仿真，证明了磁链空间矢量PWM应用于轻型高压直流输电系统的可行性。     

三相逆变器统一PWM实现方法研究

在3相逆变器中获得普遍应用的脉宽调制方式是正弦波脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)。根据SVPWM和载波PWM的内在关系,将SPWM、各种连续和不连续SVPWM方法统一于一个显性调制函数表达式中,从而提出了基于载波的统一PWM方法。所建立的统一PWM调制函数既简单又直观,是进行PWM逆变器仿真分析的有效工具,特别是在此基础上提出了一种统一PWM快速算法。该算法直接利用三相参考电压瞬时值计算PWM信号的开关状态切换时间,不需进行坐标变换、三角函数运算、扇区判断和有效矢量作用时间的计算,更易于SPWM和各种SVPWM方法的数字化实现。最后,对各种PWM方法的电压谐波特性进行了对比分析。仿真和实验结果证明了统一PWM实现方法的正确有效性。     

三相逆变器统—PWM实现方法研究

在3相逆变器中获得普遍应用的脉宽调制方式是正弦波脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM).根据SVPWM和载波PWM的内在关系,将SPWM、各种连续和不连续SVPWM方法统一于一个显性调制函数表达式中,从而提出了基于载波的统一PWM方法.所建立的统一PWM调制函数既简单又直观,是进行PWM逆变器仿真分析的有效工具,特别是在此基础上提出了一种统一PWM快速算法.该算法直接利用三相参考电压瞬时值计算PWM信号的开关状态切换时间,不需进行坐标变换、三角函数运算、扇区判断和有效矢量作用时间的计算, 更易于SPWM和各种SVPWM方法的数字化实现.最后,对各种PWM方法的电压谐波特性进行了对比分析.仿真和实验结果证明了统一PWM实现方法的正确有效性.     

快速空间矢量PWM控制算法的研究

分析了电压空间矢量PWM的基本原理,提出了一种改进的基于空间矢量PWM的快速算法。把参考电压经2/3坐标变换,根据三相参考电压的符号和作用时间来判断扇区,该算法不需要正弦函数和反正切函数计算。同时通过零矢量作用时间的适当分配可以连续调整不开关扇区的位置,使开关损耗达到最小,且程序运算速度明显提高。经仿真证明了其可行性。     

三电平直接矩阵变换器的SVPWAM策略

三电平直接矩阵变换器(TLDMC)与常规矩阵变换器(MC)相比,能够大幅降低输出波形总谐波畸变率和开关应力;与现有的多电平交-直-交型变换器相比,其在减少开关数量和降低开关损耗方面更具优势。提出了针对TLDMC的空间矢量脉宽幅值调制(SVPWAM)策略,该策略通过消除每个扇区的零矢量,能够降低开关频率,并提高电压利用率。根据TLDMC的拓扑,论证TLDMC的间接调制模型;针对TLDMC的调制,将虚拟整流器由零矢量调制改进为SVPWAM,虚拟逆变器采用虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。     

多电平变换器简化虚拟矢量PWM及应用

二极管钳位型变换器存在着直流母线电容电压不平衡的问题,对于多电平(>3)拓扑,传统空间矢量PWM在单位功率因数且调制比高于0.55时无法实现中点电压平衡,已有的虚拟矢量PWM随着电平数的增多计算负担急剧增加。针对这一问题,该文提出一种简化虚拟矢量PWM算法,通过组合2个或多个相邻的开关状态来定义新的虚拟开关状态,使得每个虚拟开关状态下流过所有中性点的电流相等,从而保证理想稳态条件下中点电压的自平衡。另外,简化虚拟PWM将任意电平的空间矢量图转换为三电平空间矢量图,简化了子扇区的辨识和占空比的计算。对五电平二极管钳位型变换器的仿真和实验结果表明,简化虚拟矢量PWM可以在全调制比和全功率因数范围内实现直流母线中点电压平衡,验证了该算法的有效性。     

组合变流器降低开关损耗的SVPWM技术研究

为了降低开关器件开关的频率和损耗,采用相移采样SVPWM技术并根据减小最大开关电流的原则,提出了根据负载电流的相位动态调整各个变流器单元注入的零序分量,使不开关区间尽可能接近负载电流最大的区间的方法以降低各开关器件的最大开关电流,减小组合变流器的开关损耗。理论分析和PSCAD/EMTDC数字仿真证明所提方案正确有效。     

Three-phase current-fed type converter with direct control of instantaneous current vector

A new PWM technique for the current-fed PWM converter is proposed. As the control variables, the instantaneous active and reactive powers are used instead of the line current. They are proportional to the instantaneous active and reactive current vector. The switching state of the PWM converter is given by the selection method of the appropriate current vector among the seven kinds of the current vectors with the zero current vector. The active current is controlled by the zero current vector and the reactive current depends on the kind of selected current vector. These variables basically are controlled by PWM switching from two kinds of hysteresis comparator. In addition to this, the compensation of the filter circuit can be obtained automatically by the PWM control based on the active and reactive current detected from the source current. In this paper, the principle of the PWM technique for the current-source PWM converter is proposed. Then, some simulation results are shown. After that, the feasibility of the system is verified by experimental results.     

随机脉冲位置电压空间矢量调制及其实现

提出了一种基于电压空间矢量调制的随机脉冲位置PWM方法,该方法通过随机改变每个开关周期中零电压矢量的位置,实现了两种低开关损耗PWM模式之间的随机切换。中还给出了其80C196KC单片机实现方案。     

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。     

五相逆变器的不连续空间矢量PWM控制

多相逆变器的PWM控制技术是船舶电力推进中的关键技术,其性能对推进系统的特性会产生重要的影响。本文在五相逆变器连续空间矢量PWM(CSVPWM)控制的基础上,通过对两个零矢量的合理使用,提出了一类新的五相逆变器不连续空间矢量PWM(DSVPWM)控制方法。该方法在一个开关周期内只采用一个零矢量,开关次数比CSVPWM少1/5,因而可以降低开关损耗,同时其输出目标线电压为正弦波,因此谐波性能优于最小开关损耗SVPWM控制方式。提出了几种典型的DSVPWM实现方法,结合仿真与实验分析了它们的基本工作特性、适用的负载类型以及谐波性能。     

Direct space vector PWM strategy for matrix converters with reduced number of switching transitions

This paper proposes a novel “Direct Space Vector PWM (Direct SVPWM)” strategy based on the direct AC/AC conversion approach for three‐phase to three‐phase matrix converters. This method allows the sinusoidal input and output waveforms as a major premise, and gives top priority to the improvement of output control performance in motor drive applications, such as providing maximum riding comfort in elevators, etc. Output voltage harmonics, switching losses, and common‐mode voltages can be reduced across the entire voltage region. In addition, the switching count can be reduced even further by fully utilizing the output current detection value. Direct space vectors are first defined, and the method of selecting space vectors is described. Next, the PWM duty calculation technique is explained. Finally, the validity of the proposed method is demonstrated by comparison with the conventional virtual indirect method based on experimental and analytical results. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 172(3): 52–63, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20953     

具有最小开关损耗的磁链轨迹跟踪型变频器研究

分析了磁链轨迹跟踪PWM控制的基本原理。从减少开关损耗出发，提出了通过对零矢量作用时刻的不同分配及调节各矢量作用顺序的三种调制方法，给出相应电压波形，表明选择适当调制方法可以显著减少开关损耗。以单片机Intel8xC196MC为控制芯片研制了一台样机。实验结果验证了该方法的有效性和简单性。