空间电压矢量脉宽调制技术中零矢量调制的算法研究与FPGA实现

在现代交流电机控制技术中,空间矢量脉宽调制（SVPWM）以其较高的直流电压利用率、较低的开关次数以及较少的谐波分量获得了越来越多的应用.为了能够将算法实现与工程实际更好地结合,本文提出了一种基于FPGA与DSP协同工作的SVPWM的FPGA解决方案.通过改变传统的SVPWM中零矢量的调制手段,在考虑IGBT工作频率的情...     

基于SVPWM的VSI系统的建模和仿真

供给交流驱动器的可变电压和频率大多数是从三相电压源逆变器（VSI）中获得的,为了得到可变的电压和频率,人们提出了许多的PWM方案,其中使用最多的是基于正弦调制的PWM(SPWM)和基于空间矢量调制的PWM（SVPWM）,由于SVPWM很容易用数字实现和具有很高的直流电利用率,使用SVPWM有上升的趋势．本文在深入分析SVPWM基本原理及算法的基础上,应用MATLAB/SIMULINK构建了感应电动机控制系统的仿真模型,并给出了系统仿真实验结果．     

一种改进的PWM整流器空间矢量控制算法

提出了一种改进的SVPWM算法：简化了矢量扇区计算、各扇区矢量转换顺序,给出了各相桥臂开关管在不同扇区的导通时间分配,使得算法更易实现．在基于Saber-Designer的实验平台上做了仿真实验,结果表明：当系统进入稳态时,用这种改进的算法调制的直流侧电压波形波动较用正弦脉宽调制时明显减小;用这种改进的空间矢量控制算法调制的交流侧电流基本为正弦波,而用正弦脉宽调制时交流侧电流畸变则比较严重;不带死区时,用这种改进的算法调制,交流侧电流的谐波含量仅为2．348％,而用正弦脉宽调制时其谐波含量为3．229％,带死区时,用正弦脉宽调制的电流谐波含量为4．617％,而用改进的空间矢量控制算法调制的电流谐波含量为3．457％．可见,用这种改进的算法电流谐波小,电压波动小,实现简单,易于数字化,因此具有一定的工程应用价值．     

空间矢量PWM控制的三相逆变器的仿真模型

基于空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)的基本原理,在Matlab/Simulink环境下构建了3种SVPWM方法的仿真模型,通过与正弦脉冲宽度调制(SPWM)的比较表明基于SVPWM的三相逆变器具有较高的直流电压利用率,较少的输出线电压谐波和相电流谐波.该仿真模型建模方法简单,调用方便,适合于变频变压电源的仿真分析,为交流励磁发电系统的进一步研究和设计打下了基础.     

基于12扇区的光伏逆变谐波控制的空间矢量脉宽调制技术

研究了三相光伏逆变谐波控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术。SVPWM技术在光伏逆变谐波控制中运用广泛,但传统6扇区SVPWM技术不能较大的提高逆变中的电能质量。由于6扇区SVPWM技术将逆变器电压空间矢量均分为6份,致使逆变器输出侧电压波形不能最大化接近正弦波形,从而导致其谐波含量较大的问题。针对这一问题,提出了基于12扇区的光伏逆变谐波控制的SVPWM技术。仿真结果表明,12扇区SVPWM技术在提高电能质量,消除逆变电压和电流中的谐波含量比6扇区SVPWM技术更具有优越性。     

四桥臂逆变器的快速三维SVPWM算法

提出了四桥臂电压型逆变器的一种新型三维空间电压矢量脉冲宽度调制(SVPWM)快速算法, 该算法仅利用三相参考电压和简单的运算即可直接判断出矢量所处的四面体并计算合成矢量的作用时间, 克服了常规算法中坐标变换导致的计算复杂、耗时长的缺点. 分析了所提三维SVPWM算法与逆变器时域控制方程解、四桥臂正弦脉冲宽度调制、四桥臂二维SVPWM三种调制方法间的关系, 指出这四种方法具有统一的矢量作用时间模型. 文中还分析了采用三维SVPWM时逆变器的电压利用率,给出了基于所提算法和其它3种调制方法的四桥臂逆变器仿真结果.该结果显示了算法的正确性和有效性, 证明了几种调制方法是完全等效的.     

三电平逆变器系统仿真

针对三电平逆变器控制策略复杂以及存在中点电位不平衡的问题,对其电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理进行了研究。采用了一种新的方法———首发矢量为正小矢量的SVPWM算法,将所有扇区都变换到第一扇区,简化了控制算法,给出了第一扇区各个小区间的判断规则,推导了合成参考电压矢量的各个基本电压矢量的作用时间,并介绍了SVPWM信号的产生方法。采取了一种新的控制策略———改变小矢量作用时间的方法解决了中点电位不平衡问题。此外,对系统进行了MATLAB仿真,证实了采取SVPWM算法的有效性和控制策略的优越性。     

电机控制中电压空间矢量脉宽调制算法的探究

分析了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法中变换矩阵系数k与输出电压Uout的关系，指出在正弦波条件下，k为2／3时，Uout为相电压，k为（2／3）^1／2时，Uout为线电压．建立了绝缘栅双极晶体管开通和关断的动态过程模型，推导出开关损耗与开关频率的关系式，指出开关损耗与开关频率成正比而与占空比无关．研究结果表明，以000矢量开始和结束的开关模式在扇区切换过程中没有开关状态的变化，因而在扇区切换过程中没有产生开关损耗，5段式SVPWM的开关损耗比7段式的少了1／3，在其他开关模式中，由于存在扇区切换过程的开关损耗，5段式SVPWM的开关损耗比7段式的少将近1／3．上述结论为有关技术人员在设计系统时选择最佳算法提供了依据．     

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.     

三电平脉宽调制逆变器共模电压的抑制策略

针对三电平脉宽调制(PWM)逆变器运行过程中会产生大量共模电压、高频dv/dt等谐波的问题，采用一种分区域PWM调制策略(Ma-PWM)来抑制PWM变换器的共模电压。通过调制指数将三电平空间矢量重新划分为多个不同的调制区域，在不同的调制区域内采用4种基本矢量类型中的大矢量、中矢量以及小矢量来实现三电平PWM调制算法。分区域PWM调制策略将扇区内部的小区域划分为高、低两个调制区域，并合理选择最邻近的基本电压矢量来合成参考矢量。仿真结果表明：Ma-PWM调制策略在不同负载类型下的共模电压幅值为直流母线电压的1/6;此外，在可变速负载下，PWM逆变器的共模电压幅值不仅能够减小到原来的1/2,而且PWM逆变器输出电流波形的总谐波失真小于5%。该方法不仅能够抑制共模电压，还能够减小PWM逆变器输出电流的总谐波失真。     

最大相电流不控的空间矢量脉宽调制方法

为减少电网谐波污染、提高电力整流装置的功率因数, 基于固定开关频率的控制方法, 设计了一种最大相电流不控的空间电压矢量脉宽调制方式, 即以逆变器在不同开关模式做适当的切换获得准圆形旋转磁场。对其控制原理进行了阐释, 使用Matlab设计相应的模块, 实现了算法并进行控制仿真。仿真结果表明, 采用该调制方式
提高了系统直流电压利用率, 可极大地降低开关损耗, 具有很好的动态品质以及较小的总谐波畸变率。     

直驱风力发电三相并网逆变电源研究

以直驱风力发电的三相并网逆变电源为研究对象,针对传统的脉冲宽度调制方式谐波含量高、直流侧电压利用率低等不足,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的算法控制。利用Matlab软件仿真系统,对该矢量控制方法进行分析。为了进一步验证控制理论的有效性,设计了基于高速数字化处理芯片TMS320F2812DSP的实验平台。实验结果表明该控制方案可行,系统并网效果良好,实现了单位功率因数并网,使电流能够很好的跟踪电网电压的变化。     

基于对称优化的SVPWM双闭环逆变器

为了使逆变器输出电压为谐波含量很小的正弦波,并获得较高的直流母线电压利用率,在控制策略上选择了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）,并利用空间矢量对称性对计算过程进行了简单优化.为了获得稳定的输出电压波形,本文应用了电压电流双闭环控制的PWM三相逆变器,输出电压和输出电流分别通过电压外环和电流内环实现稳定控制.这种控制方法有效改善了系统的抗干扰能力和动态响应.MATLAB的仿真结果证明了该控制方法的正确性和高效性.     

电压比例缩放谐波注入永磁同步电机高速驱动方法

为了提高永磁同步电机母线电压利用率,减小电压矢量合成角度偏差,提出了一种基于电压比例缩放谐波注入式脉宽调节方式.谐波注入采用查表式,以减小电流环计算时间,提高电流响应速度.采用电压比例缩放的脉宽调制方式,消除了传统脉宽调制限幅造成的电压矢量计算角度偏差.仿真及实验结果表明,该种脉宽调制方法提高了母线电压利用率,有效抑制了传统脉宽调制方法的电压矢量计算角度偏差,提高电机在高速旋转工况下的电流响应特性.      

改善直接转矩控制性能的SVPWM方法

针对异步电动机直接转矩控制系统存在转矩和磁链脉动、器件开关频率不定等缺点,提出一种直接转矩空间矢量脉宽调制(SVPWM)预测控制方法。根据转矩和定子磁链的误差,通过驱使误差为零的原则确定参考电压矢量,然后利用SVPWM合成该矢量。由于采样时刻的电压和磁链误差,可在下一个控制周期内得到补偿,因此转矩和磁链的误差始终很小,二者的脉动很小。SVPWM算法保证了逆变器的开关频率恒定。仿真和实验的结果表明,利用这种方法在低于3kHz的恒定开关频率下,可以实现定子磁链近似为圆、异步电机电磁转矩脉动不明显的性能。     

虚拟不可控整流矩阵变换器研究

矩阵变换器控制策略复杂以及电压传输比较低的问题,结合"虚拟直流母线电压"策略,提出虚拟不可控整流SVPWM的方法,虚拟整流器采用不可控整流方式,根据最大虚拟直流母线电压,从9个双向开关中选择相应的6个开关作为虚拟逆变器的控制开关;虚拟逆变器采用空间矢量调制技术进行调制.其控制算法与交-直-交变换器控制算法的复杂度相当,电压传输比在理论上可达到0.955.仿真和实验结果与理论分析一致,证明了该新型调制策略的可行性和优越性.     

正弦逆变电源的数字脉宽调制技术

文章分析比较了正弦逆变电源的数字滞环PWM技术、数字SPWM技术及空间矢量PWM技术的原理、特点及其相互之间的关系.通过构建实验平台,对数字SPWM技术和SVPWM技术进行了实验验证.实验结果表明:采用数字SPWM技术与SVPWM技术的正弦逆变电源具有逆变输出电压谐波分量低、波形畸变小的优点;在三相正弦逆变电源中后者的直流母线电压利用率比前者高.文章最后指出SVPWM技术将成为正弦逆变电源数字控制的主流技术.     

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.