基于新开关矢量图的三电平NPC逆变器矢量控制方法研究

文章在介绍中点箝位(Neutral Point Clamped,简称NPC)三电平逆变器空间矢量PWM原理的基础上,提出一种新开关矢量图的三电平NPC逆变器矢量控制方法,该方法仅需进行简单的计算就可得出电压参考矢量所处的作用区间以及输出电压空间矢量所对应的开关器件作用时间,解决了传统空间矢量调制方法需要大量三角运算以及扇区判断的缺点.并且运用MATLAB和DSP-TMS320F28335对所提出的算法进行仿真和实验,结果验证了该方法的正确性和有效性.     

五相五电平H桥型逆变器的空间矢量控制策略

针对船舶电力驱动过程中,多相多电平H桥型逆变器空间矢量数量众多,不宜采用传统空间矢量脉宽控制的问题,提出了一种简化的五相五电平二极管中点箝位H桥型逆变器的空间矢量脉冲宽度调制算法。该方法采用相移控制的思想,将五相五电平H桥型逆变器作为2个由单桥臂组成的五相分别予以控制,并通过合适的工作电压矢量及开关作用顺序,在一个开关周期内分配各基本电压矢量的作用时间。针对中点电位平衡,提出利用冗余小矢量,结合中点电流方向的控制算法予以调节,并对其进行了仿真验证,结果表明该算法具有很好的工程应用价值。     

改善共模电压和中点电位的虚拟SVPWM策略

中性点箝位式(NPC)三电平逆变器的拓扑结构以及空间矢量脉宽调制的技术特点决定了逆变器存在中点电位波动和共模电压问题.为此,提出一种改进的虚拟空间矢量脉宽调制策略,可以兼顾中点电位波动抑制和降低共模电压.在分析传统虚拟空间矢量脉宽调制策略原理基础上通过优化基本电压矢量构成和基本矢量的作用顺序达到降低共模电压的目标;同时采用闭环控制策略,监测中点电位和中点电流流向,动态调整中矢量形式,将中点电位波动控制在目标范围内.为验证改进调制策略的实用性和有效性,搭建了仿真和实验平台,仿真和实验结果均表明该策略相较于传统虚拟空间矢量脉宽调制技术,共模电压可降低50％,且稳定状态下中点电位波动范围可控制在5V内.     

无刷直流电机驱动控制容错方案研究

在分析一种容错逆变器工作原理的基础上,研究了逆变器侧发生故障的3种容错方案(A相容错、B相容错和C相容错).由常规的六开关三相无刷直流电机控制中的电流特性得到一条通用结论:只要控制非容错相的两相相电流就可以实现无刷直流电机逆变器侧故障情况下的电流控制.由此结论,提出了一种基于容错逆变器的无刷直流电机新型控制策略.该策略利用容错逆变器的4个"非对称电压矢量",仅通过非容错相的两相电流控制器实现了系统故障时电机三相电流的控制.该策略简单可行,仿真和实验进一步验证了策略的正确性和有效性.     

异步电机低开关频率的模型预测直接电流控制

针对二极管箝位型(neutral point clamped, NPC) 三电平逆变器驱动异步电机的低开关频率控制, 提出了一种新颖的模型预测直接电流控制(model predictive direct current control, MPDCC) 方法. 基于推导的传动系统离散时间内部预测模型, 控制器预测了每个容许开关位置对应的电流输出轨迹、外推输出轨迹, 并根据评估平均开关频率的价值函数在线滚动优化实时求取最优开关矢量, 使得逆变器平均开关频率最小化, 且保持电流轨迹在给定的滞环范围内. 相对于已有的单步预测电流控制方法, 该方法在保持基本相同谐波性能的同时显著降低了开关频率. 仿真结果表明, 低开关频率模型预测电流控制算法可将三电平逆变器的平均开关频率降低至500 Hz 以下, 并且具有较理想的电流谐波畸变和动态响应性能.     

大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计

针对大容量变频调速装置中LC滤波器设计困难的问题,提出了特定消谐脉冲宽度调制(SHE-PWM)的逆变器优化控制方案。以三电平中点箝位(NPC)逆变器为研究对象,采用分段同步SHE-PWM保证整个调速范围内LC滤波器的谐振抑制问题,并给出了LC谐振频率的设计方法。采用此方法可以使大容量开关器件工作在较低的开关频率下。分析了LC滤波器对逆变器输出电流和机端电压的影响及滤波电容与电机之间的自激等问题,并据此提出了电抗参数和电容参数的具体设计原则和方法。在一台基于三电平NPC逆变器的6kV变频调速装置上的试验结果验证了所提方法的有效性。     

三电平逆变器中点电位平衡电路的设计与仿真

多电平逆变器在中高压大功率场合得到了广泛的研究和应用 .二极管中点箝位三电平逆变器是一种简单实用的多电平逆变器 ,但是三电平逆变器直流侧中点电位偏移问题影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性 .为此提出了一种用于三电平逆变器中点电位平衡的硬件电路 ,详细介绍了其工作原理以及参数设定 ,并用Matlab/Simulink仿真工具对系统进行了研究 ,给出了较好的仿真结果 .     

三电平ANPC逆变器改进SVPWM控制策略

针对三电平有源中点钳位逆变器(ANPC)中点电压不平衡问题,提出一种改进的SVPWM控制策略。首先,分析了ANPC逆变器中点电压不平衡的原因,利用空间矢量合成方法分析了各矢量形成的中点电流,从而提出了一种利用大矢量合成中矢量的改进调制算法,并且分析了SVPWM调制模式下中点电压的偏移情况,并提出了解决方案;在此基础上,对所提出的改进SVPWM控制策略和NVSVM控制策略进行了仿真对比,分析了改进算法的优势;最后,通过搭建实验平台对提出的算法进行了实验验证,实验结果表明:提出的控制策略能有效平衡中点电压,同时能及时地校正中点电压的偏移,中点电压波动小。     

基于三分类支持向量机的船用逆变器故障诊断

针对电力推进船舶逆变器存在的开关器件开路故障诊断问题,提出一种基于三分类支持向量机的故障诊断方法。利用对称分量分析方法获得逆变器输出正序瞬时值分量,通过对信号进行小波包分解,得到不同开关元件故障下的小波能量,规范化后作为对应开关器件故障特征。根据开关器件位置和逆变器输出波形特点对开关器件进行分组,利用三分类支持向量机实现故障分类。仿真分析结果表明,该三分类支持向量机故障分类正确率94.29%,诊断方法有效。     

虚拟矢量的中点电位平衡三电平调制方法

针对二极管中点钳位型三电平逆变器中中点电位波动造成的直流侧电容电压不平衡问题,提出一种虚拟矢量中点电位控制方法.该方法结合三相电流平衡和冗余小矢量的特点,通过虚拟中矢量和小矢量取代原中矢量和小矢量,进行参考矢量的合成.因大矢量作用时中点无电流流入和流出,对中点电位波动无影响,故通过降低虚拟矢量作用时间内中点电位的波动,就可以控制整个调制过程中点电位的波动,从而降低输出电压波形的畸变和开关管承受的电压.仿真实验表明该文方法具有可行性和有效性.     

基于电流斜率的SRM功率变换器故障诊断

功率变换器是开关磁阻电机调速系统重要部件之一,同时也是系统可靠性最弱的环节。针对传统功率变换器故障诊断方法通用性差、需增加额外硬件、无法进行开路器件定位等问题,以不对称半桥式功率变换器为研究对象,改进传统电流传感器安装位置,各相检测电流为绕组和上续流二极管电流之和,通过分析电流斜率在不同故障下的特点,提出一种基于电流斜率的诊断方案。该方案以逻辑信号、检测电流及其斜率为输入建立了故障变量的数学模型,通过模型输出值,即可对功率管开、短路故障进行快速定位,且各相诊断相互独立、不受电机相数及控制方式限制,通用性强;无需增加额外硬件,诊断功能丰富且控制器负担小。仿真和实验验证了方案的有效性。     

基于PCA-BLS的逆变器故障诊断

为了确保电气设备的安全可靠运行,提出基于主成分分析法与宽度学习系统的逆变器故障诊断方法。利用主成分分析法对逆变器输出的电流信号进行处理,提取信号特征;构建宽度学习系统,并编写不同故障模式下的故障编码;利用不同故障模式下的信号特征对宽度学习系统进行训练,利用网络输出编码实现故障分类。仿真结果表明,该研究方法在诊断准确率及训练时间方面优于传统的神经网络故障诊断方法。     

模块化多电平换流器子模块故障仿真与诊断

分析了模块化多电平换流器(MMC)的工作原理和故障特性,搭建了基于MATLAB/Simulink的五电平MMC故障仿真平台,对子模块中IGBT器件的开路、短路和高阻等故障状态进行模拟,总结出发生不同故障时输出直流电压、子模块电容电压和交流侧三相电流的变化特征,可为MMC故障诊断与故障模块定位提供参考。     

三电平SVPWM逆变器矢量控制系统的故障仿真

牵引传动系统是动车组的核心技术,三电平矢量控制的电机逆变器的故障诊断非常重要.本文以CRH2动车组的三电平电机逆变器为背景,建立了三电平空间矢量脉冲调制(SVPWM)逆变器控制系统的Matlab/Simulink模型,并进行了仿真,分析了5种常见故障对三电平逆变器的输出电压、电流、转矩和转速的波形及电机性能的影响,以便为CRH2动车组的三电平逆变器的故障诊断提供了技术参考.     

模拟电路故障诊断中故障重分类方法的研究

分析了模拟电路故障诊断中故障类重叠.针对在该情况下神经网络训练困难与故障诊断正确率低的问题,提出了一种适于模拟电路的、基于神经网络故障诊断的故障重分类方法,给出了该方法的数学模型.通过诊断示例表明,该方法在故障类存在重叠时,降低了神经网络的训练难度,故障诊断的正确率达到99%以上.     

基于小波包的开关电流电路故障诊断

为提高开关电流电路故障诊断的精度,提出了一种基于小波包优选和优化BP神经网路的开关电流电路特征抽取与识别方法.首先对开关电流电路原始响应信号进行多层次的小波包分解,接着计算N层分解后的归一化能量值,以特征偏离度作为评价选择最优小波包基,构建最优故障特征向量,最后将提取的最优故障特征通过遗传算法优化的BP神经网络进行分类.该方法以实例电路进行验证,结果表明所有的软故障均得到了有效的分类,说明了该方法在开关电流电路故障诊断中的优越性.     

基于电压残差的三相逆变器故障诊断

针对三相逆变器开路故障诊断问题,研究了一种具有动态参考量的电压残差故障诊断方法。利用逆变器闭环控制系统现有的相电压采样信号,将延迟一个周期的相电压波形作为动态参考,与当前的相电压信号进行比较得到电压残差波形,通过设置合理的故障检测阈值,实现逆变器开关管开路故障的准确诊断。仿真结果验证了该方法具有抗不平衡负载和负载突变干扰的能力,且诊断时间小于一个周期,具有容易实现、无需增加硬件的优点。     

基于中点电压信号分析的逆变器功率管开路故障诊断研究

利用电流信号作为逆变器故障信息的诊断方法易受到负载、噪声等因素的影响,且诊断周期长、通常需要一定的软件算法、空载或轻载时易出现误诊断。针对该问题,提出对桥臂中点电压信号与脉冲信号进行相关逻辑分析的方法,从而实现逆变器功率管开路故障的诊断,给出了功率管开路故障输出信号的逻辑表达式,以及相关硬件电路设计方法。对逆变器功率管触发脉冲信号的上升沿进行延时,可有效地避免因功率管开通和关断延迟造成的误诊断。实验结果表明该方法能有效地诊断逆变器单相单功率管的开路故障,诊断实时性强,硬件电路开销小,方法有效可行。