三电平逆变器电流谐波最小PWM方法

三电平逆变器在中高压大功率交流系统中的应用越来越广泛,但随着工作电压等级提高,开关损耗也随之增大.降低功率器件的开关频率可减少大容量逆变器的工作损耗,同时也会带来电流谐波畸变较大的问题,因此需要采用特殊的优化脉冲调制策略.研究了一种二极管箝位三电平逆变器(three-level neutral point clamped,3L-NPC)在低开关频率运行下的电流谐波最小脉宽调制(current harmonic minimum pulse width modulation,CHMPWM)分段同步调制方法.通过理论计算得到分段同步调制方案,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)和序列二次规划(series quadratic programming,SQP)算法求取开关角,最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性及CHMPWM性能的优越性.     

基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM高性能闭环控制

在低开关频率下采用优化脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM) 可获得较小的谐波畸变, 但将其直接应用于高性能闭环控制系统时会引起PWM 波形紊乱和系统过流. 给出了一组离线求解得到的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic eliminated pulse width modulation, SHEPWM) 开关角, 分析了将优化PWM 应用于高性能闭环控制系统会造成系统过流的原因. 深入研究了基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM 闭环控制方案, 给出了一种结合SHEPWM 特点的脉冲实时修正策略, 实现了采用优化PWM 的磁链轨迹跟踪高性能控制. 通过三电平逆变器异步电机驱动系统的仿真实验验证了该策略的有效性. 结果表明,驱动系统在200∽300 Hz的低开关频率下获得了较小的电流谐波畸变, 同时具有快速动态响应能力.     

基于虚拟同步机电力电子变压器直流电压平衡控制策略

基于瞬态电流正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制策略是级联型电力电子变压器(power electronic transformer,PET)网侧整流级交流-直流(alternating current-direct current,AC-DC)变换环节的一种典型控制策略,该策略最大的优点是减少了大量控制环节,引入交流网侧相位角,可以实现无相位差整流.基于此提出一种基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术电力电子变压器网侧级联H桥整流器(cascaded H-bridge rectifier,CHBR)直流电压平衡控制策略,在传统平衡算法上引入虚拟同步机原理,同时采用载波移相调制(carrier phase shifting SPWM,CPS-SPWM)算法降低网侧电流谐波含量.在整流侧注入转动惯量和阻尼系统,使得级联模块获得同步机特性从而具有惯性,并且阻尼功率振荡,获得更好的动态性能.通过调节整流级各单元调制波以实现整流侧直流电容电压平衡,最后通过MATLAB仿真平台验证了所提控制策略的有效性.     

五相PMSM相邻两相开路故障容错控制策略

相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)发生相邻两相开路故障会导致驱动系统不稳定运行，针对这种故障状况，提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)技术的容错控制策略。首先构建永磁同步电机数学模型；进而为使机电能量实现平稳转换，重新构建降阶变换矩阵，得到故障后剩余相容错电流表达式；然后利用SVPWM技术，计算故障下空间电压矢量，建立6个扇区，进行目标矢量合成，进而计算相应基本合成电压矢量的作用时间，并给出对应扇区的空间电压矢量选择顺序；最后进行Matlab/Simulink仿真验证，仿真结果与理论计算一致，有效验证了所提SVPWM容错控制策略的正确性。利用该容错控制策略，五相永磁同步电机在故障状态下的运行性能得到明显改善，电机实现稳定运行。所提控制策略与传统电流滞环跟踪脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制方式对比分析，证明所提策略存在优越性。     

不平衡负荷下PET输出级电能质量优化控制

近年来,伴随新型电力系统在电源侧大规模新能源并网及其渗透率的不断提高,用户侧负荷更加复杂多元化、非线性化,致使配电网电能质量下降。针对不平衡负荷情况下配电网输出电压不平衡、低压直流电压(direct current, DC)脉动及谐波注入等问题,基于T型三电平输出级的电力电子变压器三级拓扑结构,采用空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)和中点电位平衡技术,设计了一种计及正/负双序电流的优化控制策略,保障三相电压平衡或直流电压恒定,实现配电网稳定运行。仿真分析和验证结果表明：所提方法有效可行,能够有效改善不平衡负荷条件下配电网电能质量。     

基于四开关升降压变换器的三模式设计

四开关升降压(four-switch buck-boost, FSBB)变换器具有宽范围电压输入的优势。由于开关频率高,变换器工作在降压(Buck)模式或者升压(Boost)模式下效率最高,但是在输入电压改变时,两种模式之间的切换会产生转换盲区。文中采用脉宽调制(pulse width modulation, PWM)技术,对传统的两模式控制方法加以改进,设计加入了第三种升降压(Buck-Boost)模式进行平滑过渡。实验结果表明,瞬时改变输入电压时,输出电压波形波动小,证明新的控制方法有效地解决了转换盲区问题,保证了输出电压的稳定。     

基于滑模控制的三相PWM整流器结构设计与性能仿真

针对三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器通常采用基于PI控制的双闭环控制系统性能比较差的问题,提出一种以滑模控制替代PI控制的新的双闭环控制方案。运用Matlab/Simpower工具完成了仿真模型的搭建,在此基础上进行了有针对性的对比仿真实验,结果表明三相PWM整流器的滑模控制系统具有更好的动态响应能力和抗干扰性。     

一种低延迟三电平APF的方案设计及仿真研究

为实现谐波检测低延时与补偿电流跟踪控制的高实时性,以此提升三电平有源电力滤波器(active power filter,APF)的动态响应性能与稳态滤波精度。设计一种低延迟三电平APF系统方案:用移动窗积分算法降低ip-iq检测中常用二阶巴特沃斯(butterworth)低通的延迟时间;提出运用基于等距结点牛顿后差插值的瞬态重复校正预测控制方案,实现传统电压空间矢量脉调(space vector pulse width modulation,SVPWM)与无差拍算法的复合控制策略,消除传统SVPWM控制拍数的延迟。Matlab对系统方案仿真对比:三电平APF系统采用低延迟方案时启动阶段响应快且稳,负载突变后过渡响应快,稳态总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)为1.36%,具备明显优势。研究表明:低延迟三电平APF系统方案通过降低谐波检测延迟与电流跟踪控制延迟,提高了APF系统的滤波性能。     

永磁同步电动机电流预测控制

提出一种新型电流预测控制策略(Current Predictive Control,CPC)。综合了矢量控制(Space Vector Modulation,SVM)和直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)的优点,可以有效地提高永磁同步电动机调速系统动态响应速度,同时减小转矩脉动。有别于矢量控制的双闭环速度、电流PI控制结构,CPC通过比较电流预测值与速度控制器提供的电流参考值,根据电流预测误差直接给出电压源逆变器(voltage-source inverter,VSI)最优开关序列,省略了SVM中电流PI控制器和脉宽调制器(pulse width modulation,PWM),提高了系统动态响应速度;同时减小了DTC中由于滞环控制产生的转矩脉动。仿真结果表明了稳定MPC控制器结构简单,计算量小,静、动态性能优异,鲁棒性强。     

基于SaberRd_Simulink的异步电动机SVPWM系统联合仿真方法

以三相异步电动机为被控对象,对比研究各种基于SaberRD和Simulink的联合仿真方法。采用其中一种适宜混合建模的方法构建联合仿真平台。在Simulink环境中建立控制器模型,通过调用RTW(real time workshop)工具,编译并生成可移植的控制模块;在SaberRD环境中调入控制模块,构建SVPWM(space vector pulse width modulation)控制系统。实验结果显示,采用联合仿真方法搭建的系统运行快速,数据正确,可为较复杂的电力电子系统的设计与开发提供一种新的实用方法。     

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。     

一种电压型并网逆变器的拓扑和控制策略

提出并网逆变器主电路拓扑结构.给出了并网逆变器的控制策略,分析了电压空间矢量控制原理及实现方法.在MATLAB环境下对SVPWM控制的逆变器系统进行了仿真,仿真结果验证了方案的可行性.     

车载单相正弦脉宽调制IGBT逆变器的设计

介绍了车载单相正弦脉宽调制(SPWM)IGBT逆变器的基本结构方案,以车用24V直流电源为逆变器输入,变换得到50Hz／220 V交流电。该方案采用中间直流环节的高频变压器式逆变电源系统结构,它由高频逆变、高频变压器隔离升压、整流滤波、高频SPWM逆变和输出滤波组成。对逆变器的控制及保护电路也在作了详细的介绍,并给出试验结果。     

基于同步矢量电流比例-积分控制器的光伏并网系统

太阳能是一种丰富干净的可再生性能源,研究可靠的光伏并网发电系统控制策略非常重要。该文分析了光伏阵列特性、光伏电源与交流电源之间功率流动特征,提出了改进常压法与同步矢量电流比例-积分(PI)调节器控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)调制方法相结合的单级式光伏并网系统,使电压源型光伏并网逆变器输出电流完全与电网电压相位一致,向电网输送的电能质量符合IEEE929-2000标准要求。仿真与实验结果一致,表明了所提出的控制方案具有良好的动态和稳态性能。     

基于倍压整流电路的高压交流电源设计

传统高压交流电源通常由高频交流(HF)变压器、整流滤波电路和逆变桥正弦脉宽调制(SPWM)主电路组成。设计高频高压变压器是传统高压交流电源设计中的难点。提出一种新型小功率高压交流开关电源设计方案,采用倍压整流技术和升压斩波(BOOST)电路实现升压,避免了设计高频高压变压器时的绝缘距离受限制、空载电流过大,高频振荡回路可靠性低等问题,简化小功率高压交流电源拓扑结构,具有设计简洁,稳定可靠的优点。     

直驱式风力发电并网逆变器的仿真分析

对直驱式风力发电并网逆变器工作原理研究的基础上,建立了逆变器在三相旋转坐标系下的数学模型并进行分析。提出了一种基于前馈解耦的双闭环控制策略,同时结合矢量脉宽调制方法(SVPWM)对交流侧输出电流实施有效控制,使其波形正弦且与电网电压同频同相,从而大大减少了对电网的谐波污染,提高了风力发电的并网效率和可靠性。同时,对该方法在Matlab/Simulink中进行了建模与仿真,仿真结果验证了控制方法设计的正确性和可行性。     

一种改进的生成SPWM波形的等面积算法

SPWM变频器巳成为异步电动机变频调速的主要电源形式,为了减少SPWM电压波形的谐波,提高电压波形的质量,在分析巳有方法的基础上提出了一种改进的SPWM波形的等面积算法,即以采样周期的几何平均中心为SWPM波矩形脉冲中心的方法,并对该方法进行了谐波分析,最后给出了用数字信号处理器对该算法的实现,分析结果表明,该算法的谐波分量明显减少,谐波质量明显提高。     

适用于光伏发电系统的混合级联式逆变器

为了适应光伏发电系统中对于高效率逆变器的需要,提出了一种基于MOSFET和IGBT的改进型单相混合级联式逆变器,其由3个H桥逆变器输出串联组成,直流侧相互独立,电压取值满足1:2:4的关系.其中,高压H桥和中压H桥由IGBT构成,而低压H桥由MOSFET构成.上述混合级联式逆变器结构可以在较低的开关频率下实现交流侧多电...     

中点钳位H桥五电平逆变器空间 矢量脉宽调制方法研究

介绍了二极管中点钳位(NPC)H桥五电平逆变器的拓扑结构及其工作原理,提出了一种新的适用于五电平逆变器的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法.该算法利用12条规则来判断参考电压所在位置,为避免逆变器在扇区切换中输出矢量突变,采用了使两相邻小三角形区域输出矢量变化方向相反的方法.结果表明,本文提出的SVPWM算法是正确且有效的,与传统的SPWM方法相比,逆变器输出线电压的谐波含量明显减少,其基波电压的幅值也得到了明显的提高.     

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.