四种坐标系下的多电平SVPWM快速性对比分析

如何在电平数目较多的多电平电路中快速地实现空间矢量调制(SVPWM:Space Vector PWM)算法是多电平技术所必须解决的一个关键问题.为解决这一问题,国内外学者提出了多种在不同坐标系下实现多电平SVPWM的算法,但目前尚未有对这些多电平SVPWM算法快速性的对比分析.为此,本文从一个采样周期内完成在实际中得到广泛应用的4种多电平SVPWM算法所需的各类运算的运行次数出发,对这4种坐标系下的多电平SVPWM算法实现的快速性进行了对比分析.理论分析和实验结果表明,在45°坐标系下实现多电平SVPWM算法不仅具有运行量少的优点而且具备对电路进行优化控制便利的特性,是一种可优先使用的坐标系.     

45°坐标系的级联五电平SVPWM算法与实现

针对传统五电平SVPWM算法复杂、难于在大功率变频调速系统中实现的问题,提出基于45°坐标系的新算法.该算法在矢量扇区判断和作用时间计算方面有较大简化,避免了传统算法中大量的三角函数计算,节省处理器运算时间,并可以应用于五电平及更多电平SVPWM算法中.在MATLAB平台上对算法进行仿真,并搭建基于EP2C8Q208C8 FPGA控制器的五电平实验平台.结果表明：基于45°坐标系SVPWM算法正确、可行,计算简单,具有很强的实用性.     

60°坐标系下三电平逆变器SVPWM控制方法研究

对于二极管箝位型三电平逆变器拓扑结构的分析,针对在传统的直角坐标系下SVPWM算法存在要进行大量的三角函数运算和扇区判断,计算量大,以及中点电位不平衡等问题。本文阐述一种在60°坐标系下三电平逆变器SVPWM实现方法,具体通过坐标变换,坐标旋转,简化扇区判断,在中点电位平衡中采用滞环控制和准确控制相复合的控制策略,解决单独控制的不足。通过MATLAB仿真结果表明,该方法可以完成三电平逆变,维持中点电位平衡,验证了方法的可行性。     

基于改进SVPWM的多电平风电并网逆变器的研究

针对风电系统中中点箝位式多电平并网逆变器存在的传统空间矢量调制方法(SVPWM)计算繁琐和中点电压不稳定的问题,在120°坐标系下,将传统SVPWM中大量的三角函数和求根运算用线性运算代替,通过简化SVPWM算法,减小运算量、提高运行效率;通过直流侧中点电压偏差调节矢量运行时间,实现直流侧中点电压平衡控制,减小谐波含量;并对风电系统的逆变并网部分进行了仿真,结果验证了该SVPWM调制方法的可行性和有效性,为实际中实现具有较高电能质量的风电并网提供了研究基础.     

基于载波实现的多电平SVPWM调制策略

为了降低多电平电压空间矢量调制(SVPWM)在实际应用中的复杂性,改善多电平变换系统的实时性.通过结合载波移相和载波层叠两种调制策略的优点,提出一种基于载波实现多电平SVPWM调制策略,不仅能够提高直流利用率,减小输出电压谐波成分,而且能大幅改善算法的计算复杂度,并且计算量不会随着电平数的增多而增加,因此可以方便扩展至任意电平.此外,新的调制策略可以保证单元箱之间的功率均衡,维持现有多电平结构中模块化的优点.最后,通过仿真和实验,验证了本文提出调制策略的有效性.     

基于60°坐标系的SVPWM过调制算法

传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)在正交坐标系中实现时,涉及的计算量较大,相应的过调制算法更为复杂.为了更利于实时操作,文中分析了60°坐标系下SVPWM算法的特点,提出了一种计算量小,易于实现的过调制算法.该算法能统一处理参考电压矢量整个调制区域,不需要计算保持角.在六阶梯波模式中,该算法不需要计算参考电压实际角度来选取基本电压矢量,仅需要根据原来没有过调制处理时计算得到的基本电压矢量作用时间做出选择.理论分析和实验结果证明该算法能节省大量计算时间.     

基于三电平逆变器的DSTATCOM装置设计

提出了一种基于三电平逆变器的DSTATCOM无功补偿装置及其保护系统的设计方案.介绍了装置主电路结构和参数选择的规则,采用数字信号处理器TMS320LF2407A为控制芯片并利用文献提出的一种三电平SVPWM简化算法来实现装置对配电网负荷的无功补偿.实验结果表明,该装置具有快速调节无功的能力和输出电流谐波小等优越性能.     

谐波注入式多相SVPWM及其矢量意义

从载波角度对多相空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行了研究,提出了谐波注入式多相SVPWM算法.建立了零序空间矢量基本函数的一般形式,确定了载波调制中对应于多相SVPWM的零序谐波注入量,通过载波调制的形式等效实现了多相SVPWM.以五相两电平逆变器结构为例,提出了SVPWM中矢量有效的充要条件.论述了多相SVPWM中有效矢量的构成、作用顺序和作用时间的一般性规律.在矢量空间中设定了调制比,得出了相数与线性调制范围的关系.通过实验证明了算法的正确性和有效性.     

基于FPGA的变频控制系统的实现

针对采用DSP实现空间矢量脉宽调制算法存在的时序错乱、相位抖动的问题,提出了一种基于FPGA实现变频控制的新思路.结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,采用DDS算法代替传统的DSP,产生SVPWM的正弦电压调制信号,并对传统的SVPWM算法进行了优化设计.在利用五段式原理进行空间电压矢量合成时,对开关矢量时间进行分配与重构,减少了FP-GA逻辑单元的占用率.最终利用QuartusⅡ进行软件仿真分析,并在实际硬件电路中进行了实验验证.实验结果表明,提出的SVPWM信号发生算法实时性好、可靠性高,可实现精确的变频调速,满足一般变频控制系统的要求.     

基于SPWM的SVPWM算法

传统的SVPWM算法中存在大量的三角函数和求根运算,不利于数字信号处理器的实时运算。为此提出了一种基于SPWM算法的SVPWM算法,将SVPWM像SPWM那样找出其隐含的调制函数,采用SPWM中调制波与载波相比的规则采样思路,在静止坐标系下直接查表得到每个参考电压矢量所对应的三相调制波的函数值。进而得到每相电压在一个PWM周期中的占空比,有利于数字化的实现。经过Matlab仿真证实隐含调制函数的波形。     

基于VSD变换理论的新型六相SVPWM算法

针对由2个独立电源供电的相移30°双Y联结的六相永磁同步电机系统,提出了一种基于矢量空间解耦变换理论的新型六相空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。分析了2种常用坐标变换——双d-q坐标变换和矢量空间解耦变换之间的关系,并在此基础上提出了一种新型同步旋转坐标变换矩阵。推导了采用新提出的变换矩阵与双d-q坐标变换矩阵之间的关系,设计了一种新型的六相SVPWM算法,解决了传统的六相SVPWM算法要求2套绕组的参考电压矢量幅值总是相等的限制,拓展了现有脉宽调制(PWM)算法的应用范围。通过与其他常用的六相SVPWM算法进行仿真实验比较,验证了所提算法的可行性和有效性。     

一种新型级联多电平逆变器SVPWM控制

H桥级联多电平逆变器调速系统中,由于电压矢量数目过多而带来参考矢量计算困难及电压矢量优化选择问题,在对多电平系统电压矢量的特点和规律进行深入分析的基础上,提出了一种新型的电压空间矢量控制算法。基于这种算法能够很容易确定参考电压矢量的位置和各矢量的作用时间,并且计算的复杂度不受逆变器电平数的影响,可以用在任何高电平级联型H桥逆变器中。通过五级H桥级联型逆变器驱动系统的仿真及实验验证了这种方法的有效性。     

级联多电平逆变系统的移相式SVPWM调制方法

SVPWM调制方法运用于级联型逆变系统时,由于电压矢量数目过多而导致电压矢量选择困难和复杂计算.为解决这个问题,从三电平逆变器的SVPWM调制入手,将SVPWM调制方法和移相技术结合起来分析,并采用数字信号处理器DSP和现场可编程逻辑器件FPGA,实现了对级联多电平逆变系统基于移相式SVPWM的矢量控制,仿真和实验验证都证明了该方法的正确性、可行性和易扩展性.     

曲线坐标下多孔材料模型特征值问题的二阶双尺度分析与计算

本文研究了一般曲线坐标系中具有拟周期孔洞结构的椭圆特征值问题. 通过坐标变换,本文在具有周期结构的曲线坐标系中重建了特征值方程. 然后利用二阶双尺度渐近展开方法给出了曲线坐标下特征值和对应特征函数的二阶双尺度渐近展开表达式. 并给出了相应的有限元计算方法,数值实验表明,二阶双尺度方法在解决复杂结构多孔材料模型特征值问题的有效性.     

用特征网络优化多电平逆变器开关频率的方法

将常规的空间矢量坐标旋转45°,在新坐标平面中研究多电平逆变器的空间矢量调制技术,分析了基本矢量跟踪参考矢量的特征网络、特征四边形的基本切换.基于特征四边形的封闭性和特征四边形之间的切换关系,选择遍历特征网络各个扇区每个顶点的基本切换,实现多电平逆变器开关的空间矢量调制,得到最少的开关切换次数.以2级5电平逆变器为研究对象,根据参考电压的变化,将特征网络分成2种类型,对开关切换次数进行了估算.结果表明,开关切换次数的估算值与仿真结果非常接近,仅为同相层叠正弦调制算法开关切换次数的38%,仿真输出电压波形能很好地逼近参考电压.     

地理坐标系下GPS定位误差的定量研究

针对目前对使用伪距的GPS定位误差的定量分析仍然不够精确的问题,本文分2种情况在东北天地理坐标系下对GPS定位误差进行了进一步分析:当使用全部可见卫星进行定位时,通过为不同纬度设置相应参数明显改进了GPS定位误差表达式;当选择4颗最优卫星进行定位时,针对更加实际的情况首次得出了GPS定位误差表达式. 从而给出了这2种情况下各向定位误差之间的关系. 在用户测距误差标准差σ_URE已知的情况下,根据提出的公式能够更加准确地估计GPS各向定位误差的标准差. 通过SPIRENT卫星信号模拟器生成赤道、北纬45°和北极点处的卫星信号,验证了所提出公式的精确性.      

三相四开关并联型有源电力滤波器控制策略研究

提出将改进的七段式SVPWM算法运用于三相四开关并联型有源电力滤波器(TFSSAPF),并设计比例积分和快速重复控制并联的指令电流控制系统.文中SVPWM算法在传统clark变换基础上,基本电压空间矢量通过坐标旋转方法使之与两相静止坐标系的坐标轴相重合,简化了参考电压矢量扇区判断和合成参考矢量的相邻矢量作用时间的计算量.仿真结果证明该SVPWM算法的有效性和正确性,所设计的指令电流控制系统能优化APF补偿效果.     

股四头肌表面肌电及髌股关节受力在不同角度静蹲时的比较

比较在不同角度的静蹲练习中股四头肌表面肌电的变化和髌股关节面受力情况,寻找膝关节功能恢复与强化的科学静蹲练习角度。选取30名健康男性大学生,分别进行屈膝30°、45°、60°的静蹲练习,通过表面肌电仪和三维动作捕捉分析系统采集每位受试者静蹲时的肌电参数及运动学参数的变化特征;并借助力学原理计算分析得出髌股关节的受力。结果:45°静蹲时,股四头肌表面肌电的i EMG值最大;各角度静蹲时,股外侧肌的放电量最大,股直肌最小;静蹲过程中股四头肌的MPF、MF值都呈降低的趋势,但在静蹲45°时MPF、MF值下降最快;髌股关节受力随着静蹲角度的增加而增大。说明在45°静蹲时,股四头肌最容易达到疲劳,锻炼效果较佳,是静蹲练习的适宜角度;其中股外侧肌是最主要的工作肌。建议髌骨劳损患者在做静蹲练习时根据自身的疼痛感觉在30°~60°的范围内进行训练,而应避免大于60°的静蹲角,以免受力过大造成二次损伤。     

冲击荷载下平行双裂隙演化的颗粒流分析

为了研究冲击荷载下平行双裂隙对岩石破坏的影响,采用二维颗粒流程序对分离式霍普金森杆一维冲击试验进行模拟。对预制平行双裂隙倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°和完整的花岗岩试样进行冲击加载模拟,全面研究了平行双裂隙试件裂纹的萌生、扩展、贯穿的过程。结果表明:在冲击荷载的作用下,平行双裂隙明显降低了岩石强度。裂隙存在时,裂隙倾角与加载方向一致时,试样峰值强度和起裂强度均达到最大,呈劈裂拉伸破坏模式,在倾角为45°左右达到最小值,呈拉剪复合破坏模式。预先存在缺陷的倾角对裂纹萌生和扩展模式有很大影响。对应力场分析,平行双裂隙对应力波的传播产生阻碍,在岩桥区域变化最为明显。