电压源逆变器

摘要： 在现场可编程门阵列上设计并实现了并网电流控制电压源逆变器的全控制系统,对各种控制功能和实现方法进行了描述和讨论,在一个实验装置中对系统的实际可行性进行了评估,其中VSI以400 V的电压向本地电网供电。锁相环用于电网相位跟踪,并对模拟的异常电网状况进行评估。结果表明,所实现的控制系统功率因数统一,在输入有功功率时具有阶跃响应。为了减小噪声和谐波对电流控制回路的影响,采用了移动平均滤波器。在阶跃响应中,可以观察到有功和无功功率流之间的耦合。在模拟电网电压时,加入谐波和噪声,仍能保持锁相环的稳定相位跟踪。

摘要： 近年来,模型预测控制(MPC)以其良好的自适应性、鲁棒性等优越性能广泛应用于两电平电压源逆变器中.然而,常规的模型预测控制每个控制周期只使用1个电压矢量,导致电流谐波较大.为抑制电流谐波,提出一种双矢量调制模预测控制策略.首先,在每个控制周期同时使用两个电压矢量来跟踪目标矢量,且每个电压矢量的作用时间根据调制模型预测控制原理计算;其次,根据无差拍控制原理计算参考电压,并根据参考电压位置在每个控制周期仅需要选择三组电压矢量组合进行在线评估,从而得到最优电压矢量组合.最后,通过详细的理论分析,验证了所提双矢量调制模型预测控制策略的有效性.此外,该文研究还表明,所提策略还可用于控制其他类型的逆变器,如三相四开关逆变器.同时,所提方法可以获得和常规双矢量法类似的控制性能,且具有计算量小等优点.理论分析和实验结果验证了所提方法的有效性.

摘要： 死区时间可以有效避免逆变器桥臂发生直通,但也会造成三相电压源逆变器(Voltage Source Inverter,VSI)的输出电压和电流发生畸变,产生误差.为了改善死区效应带来的不利影响,提出一种基于时间的死区补偿方法.分别在理想和实际条件下,推导出空间矢量脉宽调制(S pace Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)算法中有效电压矢量作用时间的表达式.分析2种情况之间的时间误差,通过补偿时间误差达到死区补偿的目的.补偿前后的仿真实验表明,提出的补偿方法可以有效改善电流波形畸变,提高系统控制性能.

摘要： 针对电压源逆变器系统中负载扰动和参数摄动,本文提出了一种基于时变增益扩张状态观测器的自适应super-twisting鲁棒电压控制新方法.首先考虑负载扰动,建立单相逆变器系统的动态模型,进而考虑系统参数摄动,通过引入非测量辅助状态变量,将上述动态模型转化为只包含匹配扰动的状态方程;其次,设计时变增益扩张状态观测器,以实现对非测量辅助状态变量与包含负载变化和参数摄动等因素在内的集总不确定项的估计;最后,基于此扩张状态观测器,设计采用自适应super-twisting算法的滑模控制律,以实现逆变器系统输出电压对其参考电压的快速准确跟踪并增强系统鲁棒性.仿真实验结果表明:所提出的时变增益扩张状态观测器可在保证观测误差收敛的同时,有效抑制"初始微分峰值"现象;采用自适应super-twisting算法的滑模控制策略可使逆变器系统输出电压具有较高跟踪精度和较小总谐波失真率,增强系统的抗干扰能力,并降低控制输入信号"抖振".

摘要： 针对低压电动汽车用电压源逆变器(VSI)低压大电流的工况,充分考虑死区时间、开关管开通及关断延时等因素,特别是开关管导通时呈现电阻性质导致的导通压降变化,建立低压电动汽车用电压源逆变器输出特性方程,依据推导的输出特性方程和参考量得出误差,从而在低压大电流的工况下进行精确地补偿.同时考虑到逆变器非线性因素的补偿过程中需要获取准确的电流极性,而相电流过零点附近存在电流检测毛刺与零电流箝位效应,导致电流过零点附近电流极性判定不准确,提出一种反向补偿的方法促使电流提前过零,在电流过零点附近避免了复杂的电流极性判定与计算的同时,也进行了有效的逆变器非线性因素补偿.最后通过仿真及实验结果证明了所提出的逆变器输出特性方程及补偿方法的正确性与可行性.

摘要： 电压源逆变器(VSI)同一桥臂功率开关切换时,需要设置死区时间。死区作用期间,负载属于失控状态,会引起输出电压幅相异常问题。针对三相VSI-阻感串联负载系统,给出多种情况下死区时间引起输出基波电压相移的仿真分析,并提出三相VSI-永磁同步电动机(PMSM)传动系统的基波电压相位补偿方法,并给出一种具有相位补偿功能、占空比恒定的三相VSI-PMSM传动系统的功率电路。上述相位补偿方法为改善PMSM转子定位精度提供了一种参考。

摘要： 针对传统单矢量模型预测控制负载电流总谐波畸变率大与调制模型预测控制方法开关频率高、功率损耗大的问题,提出一种改进的双矢量模型预测电流控制方法.首先,给出传统的双矢量调制模型预测电流控制方法.其次,在传统的双矢量调制模型预测电流控制方法的基础上,通过优化电压矢量选择,每个控制周期内预选4个电压矢量组合进行目标函数优化,减少了功率开关管在大电流处频繁的开关动作,降低了开关频率和功率损耗,从而提高了逆变器的运行效率.然后,分析目标电压矢量对所提方法的影响,并通过向目标电压中增加参考电流分量,虽然在一定程度上影响了电流控制精度,但进一步提高了所提方法对减小损耗的效果.最后,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性.

摘要： 基于12扇区的双Y移30°六相电压源逆变器(VSI)电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)存在逆变器开关次数较多、波形不对称、不利于数字化实现等问题.为解决这些问题,有学者提出24扇区的SVPWM方法,但没有涉及过调制.该文提出了一种基于扇区细分的六相SVPWM方法,将24扇区中的每个扇区进一步细分为5个区域.当调制度在0.5774～0.6221之间时,构造了谐波电压最小化的优化模型,采用外点法求解优化模型,使谐波电压得到有效抑制.与传统的12扇区SVPWM方法相比,相电压总谐波畸变率的平均值大约降低28％.当调制度在0.6221～0.6366之间时,构造了电压幅值差值最小化优化模型,使合成的相电压基波幅值略低于期望的基波幅值,但方法简单、计算量小.该方法可进一步拓展到多相电机系统,以提高系统运行性能.通过仿真分析和实验验证,验证了本文所提方法的正确性和实用性.

摘要： 电压源逆变器在可再生能源并网、变频调速系统、不间断电源(Uninterrupted Power Source,UPS)等领域得到了广泛的应用,本文针对电压源逆变器的控制器进行了细致的研究,将功率器件的开关过程等效为受控放大器,在此基础上从数学模型和电路模型的角度重构出了逆变器的PI和PR控制器的物理本质,发现了逆变器输出阻抗与逆变器控制器之间的物理关系,并进一步给出了控制器参数与外部电路之间的物理关系。最后,利用一台10kVA的逆变器为例,从离网逆变器控制电压控制模式和并网逆变器电流控制模式两种运行工况,分别给出了PI控制和PR控制器的实验结果。本文为逆变器控制器的数学物理模型,以及控制器的设计提供了新的有效途径,可以为逆变器的先进控制措施提供有价值的参考。

摘要： 电压源逆变器在可再生能源并网、变频调速系统、不间断电源(Uninterrupted Power Source,UPS)等领域得到了广泛的应用。rn 本文针对电压源逆变器的控制器进行了细致的研究,将功率器件的开关过程等效为受控放大器,在此基础上从数学模型和电路模型的角度重构出了逆变器的PI和PR控制器的物理本质,发现了逆变器输出阻抗与逆变器控制器之间的物理关系,并进一步给出了控制器参数与外部电路之间的物理关系.最后,利用一台10kVA的逆变器为例,从离网逆变器控制电压控制模式和并网逆变器电流控制模式两种运行工况,分别给出了PI控制和PR控制器的实验结果.本文为逆变器控制器的数学物理模型,以及控制器的设计提供了新的有效途径,可以为逆变器的先进控制措施提供有价值的参考.

摘要： 为解决正弦脉宽调制SPWM电压源逆变器在低频和轻载时死区效应所导致的相电压、相电流畸变和转矩脉动等问题,提出了一种新颖的在线自校正死区补偿策略.该策略考虑了死区时间、功率器件管压降、开通时间、关断时间等对逆变器输出电流的影响,而且对直流母线电压和载波频率的波动进行了自校正在线计算补偿.最后,对输出电流进行了死区补偿前和补偿后的对比实验,结果表明该方法具有较好的补偿的效果.

摘要： 为解决笼形转子永磁同步电机直接起动存在的问题,应用电压源逆变器和负载换流逆变器组合供电实现其软启动.应用霍耳元件检测转子粗略位置,通过一阶算法估算转子精确位置,实现低速电压源逆变器矢量控制启动,之后依靠负载换流逆变器完成启动过程.构建了仿真模型,仿真结果表明系统具有启动转矩大、转矩和转速波动小等优点,是以较低成本解决笼形转子永磁同步电机软启动问题的有效方案.

摘要： 本文提出了运用并联连接逆变器驱动大功率电机并对此进行建模。并联连接使得电压源逆变器能够分担大功率电机的电流。交叉扫描应用于脉宽调幅中，减少了负载电流中波纹的振幅。同时交叉扫描会引起环流。电路中加入电感以抑制环流。脉宽调制的并联逆变器以及感应电机在文中进行仿真。仿真模型中运用了矢量控制，并分析了电机的瞬态响应。通过矢量控制能够独立控制感应电机的磁通和转矩。

摘要： 现有的逆变器并联控制策略都是基于平均均流模式，而某些应用场合输入电压源采用发电机形式，其工作效率在额定电流点最优，此时平均均流模式显然不适用。本文提出了一种新型的并联控制方案，使得除最后一个并联的电压源外其余电压源均工作在额定电流处，整体效率达到最优。该方案中逆变器采用三环控制，电流内环改善系统响应，电压中环确保系统稳定性，外环跟随功率分配单元给定电流信号以获得最优效率。功率分配单元根据负载电流和电压源额定电流提供外环电流给定信号。理论分析和仿真实验验证了该方案的正确性。

摘要： 高压大功率变频器的设计包括多个方面，其中网侧电流控制、输出电压波形控制是至关重要的两个方面。传统不控整流器本身是非线性的，不利于高压变压器的优化设计。传统电压源逆变器采用单一的单相逆变器结构，不利于功率等级的提高。本文采用单周期控制PWM整流器，并采用逆变器多级串联来提高功率等级，并采用 MATLAB/SIMULINK进行了仿真研究。

摘要： 出于环境和经济可持续发展的需求,新能源得到广泛发展和应用。在新能源发电中,太阳能、风能、燃料电池等具有明显的特点就是直流电源供电电压低,电压宽范围变化,跌落明显。本文深入地研究了具有高升压比的二极管辅助升降压逆变器脉宽调制策略、电压传输比与调制度之间的关系。在此基础上,提出了两种具有高直流电压利用率的改进脉宽调制策略,在给定的调制度下,不仅可以获得更高的电压传输比,同时减小了开关器件的电压应力。仿真结果表明：采用改进脉宽调制策略,二极管辅助升降压逆变器总体性能获得显著地提高,在新能源发电中相对于传统两级升降压变流器优势更加突出,具有良好的应用前景。

摘要： 基于三阶负载谐振电路的特性,本文在采用LLC型负载谐振电路拓扑的基础上,提出了适用于低压大电流型正弦波电压源逆变器的研究方法。文中理论分析了电路的特性和谐振槽路参数对逆变器工作状态和电源输出特性的影响。根据分析,为了适用于不同特性,给出了谐振槽路中电感和电容等元器件的设计原则和方法。最后根据典型逆变器设计了一台样机的参数,并对样机进行了仿真,给出的仿真波形图。结果证明了该电路在实现低压大电流正弦波逆变器时的有效性,同时也证明了理论分析和设计方法的正确。

摘要： 针对一些要求仿真建模细致程度同时兼顾系统层面及线路层面的电力电子系统仿真需求，提出了用PSIM+MATLAB联合建立仿真模型的新思路。以电压源逆变器的死区效应分析为例，示范了PSIM+MATLAB联合仿真方法。可见该方法可充分发挥PSIM及MATLAB各自的优势，简化建立仿真模型的过程，最大限度扩展了适用场合，大大加快仿真速度。

摘要： 动态脉宽调制(PWM)选择装置自动地在非连续PWM(DPWM)控制方法之间切换。该PWM选择装置包括PWM控制模块。PWM控制模块根据期望的输出信号确定切换控制信号的期望脉宽。PWM控制模块根据该期望脉宽和第一PWM控制方法控制切换控制信号的实际脉宽。选择模块判断该期望脉宽是否超过脉宽阈值。当该期望脉宽超过该脉宽阈值时选择模块选择第二PWM控制方法。

摘要： 本发明提供了一种基于共模电压的电压源型逆变器开关开路故障诊断方法，包括：电压源型逆变器驱动异步电机正常工作，建立共模电压与电压源型逆变器各相输出电压的开关平均模型；根据所述开关平均模型，获取共模电压的计算模型和不同故障情况下不同共模电压计算值之间的对应关系；利用一阶鲁棒微分器，获得精确的电流微分值；建立静止坐标系下的异步电机反电动势的动态方程，通过滑膜观测器获取异步电机反电动势的值；定义三个残差，设定第一阈值，通过主动共模电压注入，扩大残差之间的差异值，同时设定第二个阈值用来判断开关故障；通过对不同残差跟所述第二阈值对比，获取不同开路故障与残差之间关系的对应表，通过查表来判断具体故障开关位置。

摘要： 动态脉宽调制(PWM)选择装置自动地在非连续PWM(DPWM)控制方法之间切换。该PWM选择装置包括PWM控制模块。PWM控制模块根据期望的输出信号确定切换控制信号的期望脉宽。PWM控制模块根据该期望脉宽和第一PWM控制方法控制切换控制信号的实际脉宽。选择模块判断该期望脉宽是否超过脉宽阈值。当该期望脉宽超过该脉宽阈值时选择模块选择第二PWM控制方法。

摘要： 本发明提供了一种基于共模电压的电压源型逆变器开关开路故障诊断方法，包括：电压源型逆变器驱动异步电机正常工作，建立共模电压与电压源型逆变器各相输出电压的开关平均模型；根据所述开关平均模型，获取共模电压的计算模型和不同故障情况下不同共模电压计算值之间的对应关系；利用一阶鲁棒微分器，获得精确的电流微分值；建立静止坐标系下的异步电机反电动势的动态方程，通过滑膜观测器获取异步电机反电动势的值；定义三个残差，设定第一阈值，通过主动共模电压注入，扩大残差之间的差异值，同时设定第二个阈值用来判断开关故障；通过对不同残差跟所述第二阈值对比，获取不同开路故障与残差之间关系的对应表，通过查表来判断具体故障开关位置。

摘要： 本发明提供了一种基于直轴电压动态波动最小化的电压源逆变器及控制方法，设计了基于直轴电压动态波动最小化的电压源逆变器系统，并且根据负载突增和负载突降两种情况，以直轴电压动态波动最小化为原则，根据最大直轴电压矢量和零电压矢量作用下直轴电感电流的变化率函数积分值相等的方程，计算得到最大直轴电压矢量和零电压矢量的连续作用时间和切换时刻，保证直轴电压和直轴电感电流都只经过一次调节过程即可同时收敛，直轴电压动态波动最小，直轴电压收敛时间最短，保证了三相输出电压的动态性能最优，解决了现有电压源逆变器控制方法中电压动态性能受积分器影响、不能实现最优的问题。

摘要： 本发明公开了一种电压源逆变器模型预测的共模电压抑制方法，该方法包括：计算电压源逆变器目标电压矢量

摘要： 本发明公开了一种电压源逆变器共模电压抑制方法，属于电力电子技术领域。本发明每个控制周期根据上一周期所使用的电压矢量和本周期电流矢量所在的扇区来选择备选电压矢量，然后根据备选电压矢量进行目标函数优化，从而得到本周期的最优电压矢量，并将其作用于逆变器。由于本发明在选择备选电压矢量时充分考虑了死区对共模电压的影响，从而可以完全克服死区的影响。因此，本发明可应用于光伏并网逆变器或电机驱动控制器中，以减小共模电压的影响。

摘要： 本发明提供了一种基于直轴电压动态波动最小化的电压源逆变器及控制方法，设计了基于直轴电压动态波动最小化的电压源逆变器系统，并且根据负载突增和负载突降两种情况，以直轴电压动态波动最小化为原则，根据最大直轴电压矢量和零电压矢量作用下直轴电感电流的变化率函数积分值相等的方程，计算得到最大直轴电压矢量和零电压矢量的连续作用时间和切换时刻，保证直轴电压和直轴电感电流都只经过一次调节过程即可同时收敛，直轴电压动态波动最小，直轴电压收敛时间最短，保证了三相输出电压的动态性能最优，解决了现有电压源逆变器控制方法中电压动态性能受积分器影响、不能实现最优的问题。

摘要： 本发明公开了一种电压源逆变器共模电压抑制方法，属于电力电子技术领域。本发明每个控制周期根据上一周期所使用的电压矢量和本周期电流矢量所在的扇区来选择备选电压矢量，然后根据备选电压矢量进行目标函数优化，从而得到本周期的最优电压矢量，并将其作用于逆变器。由于本发明在选择备选电压矢量时充分考虑了死区对共模电压的影响，从而可以完全克服死区的影响。因此，本发明可应用于光伏并网逆变器或电机驱动控制器中，以减小共模电压的影响。

摘要： 本发明公开了一种电压源逆变器模型预测的共模电压抑制方法，该方法包括：计算电压源逆变器目标电压矢量