空间矢量调制

摘要： 针对五相永磁同步电机在开路故障下容错控制稳态性能不足的问题,提出了一种新型的模型预测转矩控制(MPTC)与空间矢量调制(SVM)方法相结合的MPTC控制策略。首先,在OCF条件下对五相PMSM驱动器系统进行建模,并应用MPTC和SVM的优点实现对不同子空间的联合控制。其次,为抑制谐波电压,选择在α-β子空间中生成较大电压矢量的非零开关状态作为候选状态,并在矢量合成过程中将期望电压矢量所处象限中的两个任意电压矢量视为有效电压,根据电压矢量的选择提出SVM方法。最后,通过优化成本函数获得最佳的矢量合成,并通过实验验证所提控制策略的有效性。实验结果表明,所提控制策略无需额外控制器即可对基频和谐波子空间进行联合控制,并能获取理想的动态性能、增强系统稳态性能,且相较于其他算法,容错控制性能良好。

摘要： 在永磁同步电机控制系统中,调制方式多采用SVPWM调制。传统SVPWM调制方法采用三角形载波和七段式矢量分配方式,其中零矢量和有效矢量作用时间是对称平均分配的,有进一步的改进空间。对称式的占空比调制方式也会带来电流谐波和噪声污染等问题。引入PMSM预测模型和双采样双更新策略,对七段式基本矢量分布进行了分段计算。通过预测模型推导出了使电流纹波最小的零矢量和有效矢量作用时间,获得了最优非对称占空比。所提出的新型SVPWM调制方法在不增加开关频率条件下,使电机控制电流纹波减小,降低了电流谐波含量。仿真结果验证了本文所提新型SVPWM调制方法的有效性。

摘要： 调制策略对模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)的稳定运行有着至关重要的作用。针对空间矢量调制SVM(space vector modulation)策略应用在MMC中存在计算复杂度高的问题,提出了一种简化的SVM控制策略。首先,将子模块分组构成子单元,使用三电平SVM对每一个子单元进行控制。其次,将相邻子单元的采样时间均匀地错开,以实现MMC多电平输出,降低输出电压和电流的谐波含量。最后,结合电容电压排序策略对子模块进行灵活控制,保证子模块电容电压的均衡。所提出的调制策略在子模块数量较多的MMC拓扑中实施简单,计算复杂度低,控制灵活性高。实验验证了所提方法的可行性和有效性。

摘要： 针对SVPWM调制方法计算复杂、SPWM调制方法直流电压利用率低的问题,提出一种SPWM向SVPWM简化等效的空间矢量调制(SVM)方法。为实现内电流环指令的精准跟踪,在开关周期结束时消除输入电流的矢量误差,强迫下一采样时刻所需电流矢量等于给定参考值,提出一种改进模型预测电流控制策略,构造相应多目标价值函数,实现指令电流的跟踪和中点电位的平衡。仿真和试验验证了基于等效载波SVM的Vienna整流器改进模型预测控制策略具有良好的动态和稳态性能,整流器可以工作在单位功率因数下。

摘要： 在工业领域,电机耗电量约占工业用电量的75%左右,提升工业电机的能效等级成为各国节能减排的重点措施之一,不断提高电机控制系统的效率对于降低整体能耗和最大限度延长电池供电型系统的续航时间至关重要。从电机控制系统的设计角度出发,器件层面选用低功耗的电源管理芯片、主控MCU(微控制器)、功率开关管(SiC,碳化硅)等,软件层面搭配空间矢量调制方式(SVPWM)和最大转矩电流比控制策略(MTPA)和转子磁场定向控制算法(FOC),能够大大提高系统的控制效率。

摘要： 针对现有间接矩阵变换器(IMC)共模电压峰值抑制只能达到43%的问题,提出一种可以将共模电压(CMV)峰值抑制50%的新型空间矢量调制方法。首先研究了IMC各矢量下的CMV特性,在此基础上,新型调制方法根据输入电压所在的扇区选择最小CMV的零矢量和有效矢量,将有效矢量作用下的CMV峰值降低到0.29 V_(in),零矢量作用下的CMV峰值降低到0.5 V_(in),从而整体上抑制了CMV峰值。该新型调制方法利用IMC零电流矢量作用下的CMV与逆变级矢量无关的特性,解决了逆变级死区效应引起的共模尖峰问题,以及利用零电流矢量作用下的直流侧电压为0特性,逆变级实现了零电压开关(ZVS)。最后通过实验验证了新型调制方法的有效性。

摘要： 传统NPC拓扑受到直流中性点上电压不平衡的影响,不仅导致系统不稳定,还会影响电容器和半导体器件的额定值,增加总功率损耗。基于此,提出了一种适用于单相三线配电系统的新型变流器拓扑结构及其控制策略。所提变流器为中性点箝位(NPC)的H桥。为了解决基于NPC的变换器直流端口电容电压平衡问题,还提出了一种基于空间矢量PWM的直流端口电压平衡方法来平衡中性点电压,该方法充分考虑了输出电压的谐波影响和开关损耗,还定义了所应用的矢量序列。最后,通过与传统变流器进行仿真比较,以验证变流器在平衡和不平衡负载情况下的开关损耗的优越性。此外,还进行了实验验证,结果验证了所提电压平衡方法的有效性和优越性。

摘要： 三相三电平Vienna整流器具有开关应力低、功率因数高等优点。为了消除传统无差拍预测电流控制(DPCC)对系统参数的依赖性,该文提出一种无模型预测电流控制(MFPCC)方法,其特点是利用超局部模型代替原有的Vienna整流器精确模型,并利用过去两个时刻的电压和电流信息实现超局部模型的增益和动态部分的在线更新。进一步结合DPCC预测得到下一时刻参考电压矢量,通过空间矢量调制(SVM)得到开关驱动信号。该方法鲁棒性强、计算量小、稳态和动态性能良好。在参数精确和失配的情况下,对传统DPCC和该文所提方法进行稳态和动态性能对比,仿真和实验结果验证了所提方法的优越性。

摘要： 高频电流纹波影响了变换器电感体积和质量,针对准开关升压逆变器,传统的直通调制算法并不能做到电感电流纹波最小。该文提出一种最小电感电流纹波的空间矢量调制方法,重新分配了开关管导通与关断时序。在此基础上,推导使得电感电流纹波最小时直通占空比和导通占空比所满足的数学关系。最后,通过仿真和实验对比了所提出的新型调制算法和传统算法在抑制电感电流纹波方面的性能,结果证明了理论分析的正确性。

摘要： 传统级联H桥多电平逆变器增加电平数就需增加级联H桥数量,相应地增加了更多的开关器件。为了提高多电平逆变器的电平数以及使用更少的开关器件数,研究了两种能够减少元件数目且使用带有分裂绕组的耦合电感的五电平混合逆变器。所提出的逆变器由两个支路组成,一个支路为两电平,另一个支路为三电平,并且还研究了二极管箝位和飞跨电容两种三电平支路。与由两个三级支路组成的传统拓扑相比,所提出的拓扑损耗更低,且两电平支路比三电平支路支持更高的阻断电压。同时,介绍了两种具有简单数字实现的矢量技术和逆变器的模型及其操作模式。最后所提出的逆变器得到了仿真和实验的验证。

摘要： 为优化传统三维空间矢量调制(3DSVM)下四桥臂逆变电路的电能传输效率,本文结合不连续脉宽调制技术(DPWM)研究将3DSVM进行不连续化的可行性与实现方法.利用线性变换建立三维空间坐标系,对空间矢量进行扇区划分,并对各扇区开关矢量选择方式以及各矢量作用时间的计算方法进行分析与归纳,依据不同计算规则获得四种具体的不连续三维空间矢量调制策略(D3DSVM).对四种D3DSVM下逆变器输出电压谐波畸变率以及开关损耗与传输效率进行了对比分析,并搭建了仿真与实验平台,对所研究的调制策略的正确性与有效性进行了仿真与实验验证.

摘要： 本文针对电动汽车电机驱动应用场合,比较了两电平逆变器和T型三电平逆变器的效率.首先介绍了电动汽车两电平逆变器和T型三电平逆变器空间矢量调制和损耗模型.接下来基于损耗模型,对比分析了两电平逆变器和T型三电平逆变器的效率.最后,测试了一台两电平逆变器样机,验证损耗模型的准确性.

摘要： 空间矢量脉宽调制和双向开关四步换流方式是矩阵变换器的基本控制策略.论文提出了一种适用于矩阵变换器供电的异步电动机调速系统的组合控制策略,将矩阵变换器的空间矢量调制和异步电动机的变压变频控制很好地结合起来,实现了对异步电机的高性能控制;此外,在基本矩阵变换器拓扑的三相输入端和输出端分别通过一个二极管整流桥并接于一个箝位电容,实现过电压保护.仿真和实验结果表明了控制算法的可行性和有效性.

摘要： 本文以双馈风力发电机组为研究对象,在Simulink环境下搭建了基于直接转矩控制(DTC)的某1.5MW双馈风力发电机组模型,并对其稳态仿真结果进行了验证.针对传统DTC存在的缺点,本文对直接转矩-空间矢量调制控制(CTC-SVM)方式下的模型进行了数学推导并搭建了仿真模型.在该控制方式下,滞环控制器被PI调节器取代,脉冲生成的方式采用固定频率的SVM得到.仿真结果显示,采用DTC-SVM的机组在风速阶跃响应整体动态性能上优于采用传统DTC的机组.

摘要： 通过对二极管箝位型三电平逆变器中点电位不平衡引起的直流侧电容电压振荡、功率器件电压应力增加及输出电压谐波等问题的分析,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域,在基于虚拟空间矢量的调制方法上,提出变虚拟空间矢量调制方法.该方法采用调节虚拟空间矢量中点电流和分配正、负小矢量作用时间的中点电压平衡控制方法.当输出三相电流之和为零时,能实现对中点电压的平衡控制.仿真结果表明本方案可以有效降低直流侧电容电压波动.

摘要： 随着变频器在现代工业中的广泛应用,其产生的共模电压(CMV)问题得到了越来越多的关注.本文针对常规变频驱动系统中的三相两电平电压源逆变器,在分析共模电压产生机理的基础上对目前提出的共模电压抑制PWM(RCMV-PWM)策略进行了回顾,详细阐述了基于空间矢量调制的抑制原理以及实际应用中存在的问题与改进方案.进而对目前共模电压抑制策略研究特点与发展进行讨论,为变频驱动系统中共模抑制策略的选择与进一步的研究提供参考.

摘要： 本文介绍了有源中点嵌位型五电平电路拓扑的基本结构和工作的基本原理，介绍了对该电路的空间矢量调制方法，提出了针对不同调制比下的直流侧中点电压控制方法。基于这种调制方法在光伏并网逆变器中进行了仿真。通过仿真的结果说明该控制方法可以保证五电平逆变器在对电网输出有功功率的情况下，保持直流侧和飞跨电容的稳定。通过硬件实验，验证了该调制算法可以在保证各个电容电压稳定的情况下，保证装置正常输出。

摘要： 本文介绍了一种用于蓄电池充放电的双向隔离型AC/DC变换器,该降压型变换器采用电流空间矢量调制(SVPWM)的控制方式,具有功率因数高,输出电压范围宽等特点.重点分析了电流矢量扇区的划分、开关模态的选择以及矢量合成的方法,该调制方式简单可靠,减少了高频工作的开关管数目,且能够改善扇区切换导致的干扰与畸变.为验证分析的合理性,在PLECS中建立了仿真模型并在实验室搭建了试验平台,给出的仿真波形和实验结果.

摘要： 本文对一种连接电机中性线的四开关逆变器拓扑进行了原理分析，提出了基于这一拓扑的空间矢量脉宽调制方法，并就其中存在的零序电流问题进行的分析，并提出了一种抑制方案。在simulink环境下，搭建了对应的逆变器仿真模型，仿真结果符合理论分析，为针对该逆变器拓扑的进一步研究奠定了基础。

摘要： 本文详细分析了三相三桥臂逆变器和三相四桥臂逆变器共模电压的产生机理,说明了三相四桥臂结构在共模干扰抑制方面的有效性.在此基础上给出了基于三相四桥臂共模干扰抵消的脉冲宽度调制策略的开关函数计算方法,并将其应用于电感电流的谐波计算.实验证明了上述理论分析的正确性.

摘要： 本发明涉及一种五相逆变器双平面最近四矢量空间电压矢量调制方法，通过计算出的矢量、时间送给逆变器的逆变桥臂占空比合成环节，输出控制五个桥臂功率开关器件的开关信号，当逆变器输出满足要求的空间电压矢量作用于两个电机，实现两个电机机电能量转换的解耦控制，两台电机控制策略可以采用矢量控制或直接转矩控制。本发明采用空间电压矢量合成方法，实现了M1平面和M2平面电压矢量的精确合成，从而实现了两台电机转矩的精确控制，减小了两台电机转矩脉动，增强了两台电机运行的平稳性。

摘要： 本发明涉及一种五相逆变器双平面最近四矢量空间电压矢量调制方法，通过计算出的矢量、时间送给逆变器的逆变桥臂占空比合成环节，输出控制五个桥臂功率开关器件的开关信号，当逆变器输出满足要求的空间电压矢量作用于两个电机，实现两个电机机电能量转换的解耦控制，两台电机控制策略可以采用矢量控制或直接转矩控制。本发明采用空间电压矢量合成方法，实现了M1平面和M2平面电压矢量的精确合成，从而实现了两台电机转矩的精确控制，减小了两台电机转矩脉动，增强了两台电机运行的平稳性。

摘要： 本发明提供一种空间矢量脉宽调制矢量确定装置、方法及逆变器。其中，装置包括：包括随机数生成单元和零矢量时长确定单元，其中零矢量包括第一零矢量和第二零矢量，其第一零矢量与第二零矢量的时长之和为第一时间段T0；所述随机数生成单元，用于生成在[‑1,1]范围内的随机数K；所述零矢量时长确定单元，用于将第一零矢量的时长确定为(1‑K)T0/2，将第二零矢量的时长确定为(1+K)T0/2。本发明提供的方案能够抑制逆变器驱动过程中载波和倍次载波频率附近的谐波分量，能够有效地抑制噪声。

摘要： 一种执行用于PWM控制的空间矢量调制，以产生AC波形的方法，该方法包括生成并对参考信号采样，以产生参考样本；以及执行参考矢量的近似，以合成与至少一个参考样本相关联的参考矢量。参考矢量近似在其形成中采用活动矢量、一个或多个零矢量、以及一个或多个伪零矢量。执行空间矢量调制（SVM）的另一种方法包括产生参考信号并以采样频率对该参考信号进行采样，以产生多个参考样本。该方法还包括执行参考矢量的近似，以合成与参考样本的至少一个参考样本相关联的参考矢量，其中所述参考矢量近似在其形成中具有采用两个相邻活动矢量的第一部分，和采用两个不相邻活动矢量的剩余部分。

摘要： 本发明涉及一种空间矢量调制与快速矢量选择相结合的无差拍控制方法，先基于表面式永磁同步电机获得转矩和定子磁链的简化计算公式；根据获得的简化计算公式推导得出实现无差拍控制的理想电压矢量的角度和幅值；基于理想电压矢量的角度和幅值，采用空间矢量调制和快速矢量选择相结合的方法产生出基本电压矢量，完成无差拍控制。本发明先根据无差拍思想与转矩简化模型，推导并计算得到理想电压矢量的角度与幅值，使用空间矢量调制与快速矢量选择相结合的方法生成基本电压矢量，以减小电压矢量无法调制所带来的影响，消除控制滞后的影响，提高永磁同步电机系统的性能，减小响应时间，实现精确控制。

摘要： 一种执行用于PWM控制的空间矢量调制，以产生AC波形的方法，该方法包括生成并对参考信号采样，以产生参考样本；以及执行参考矢量的近似，以合成与至少一个参考样本相关联的参考矢量。参考矢量近似在其形成中采用活动矢量、一个或多个零矢量、以及一个或多个伪零矢量。执行空间矢量调制（SVM）的另一种方法包括产生参考信号并以采样频率对该参考信号进行采样，以产生多个参考样本。该方法还包括执行参考矢量的近似，以合成与参考样本的至少一个参考样本相关联的参考矢量，其中所述参考矢量近似在其形成中具有采用两个相邻活动矢量的第一部分，和采用两个不相邻活动矢量的剩余部分。

摘要： 本发明公开了一种基于载波调制的不连续空间矢量调制的调制波重构方法，先选择层叠的载波进行调制，再得到不连续空间矢量调制的等效调制波；再调整载波的位置，使得调整后的相邻两个载波中位于上方的载波的谷值大于位于下方的载波的峰值，且使得调整后的相邻两个载波之间的裕量均相等，得到调整后的载波；然后对等效调制波进行重新构造，形成虚拟调制波。本方法先调整了载波的位置，然后在等效调制波的基础上重新构造虚拟调制波，不仅能够保证相邻载波的波谷和波峰之间有充分的不接触裕量，裕量大小可以根据实际工况实时调整，还不会影响载波的周期，并且易于扩展到不同电平变流器的控制方法中。

摘要： 本发明涉及一种空间矢量调制与快速矢量选择相结合的无差拍控制方法，先基于表面式永磁同步电机获得转矩和定子磁链的简化计算公式；根据获得的简化计算公式推导得出实现无差拍控制的理想电压矢量的角度和幅值；基于理想电压矢量的角度和幅值，采用空间矢量调制和快速矢量选择相结合的方法产生出基本电压矢量，完成无差拍控制。本发明先根据无差拍思想与转矩简化模型，推导并计算得到理想电压矢量的角度与幅值，使用空间矢量调制与快速矢量选择相结合的方法生成基本电压矢量，以减小电压矢量无法调制所带来的影响，消除控制滞后的影响，提高永磁同步电机系统的性能，减小响应时间，实现精确控制。

摘要： 本发明公开了一种用于单相三电平级联整流器的具有均压功能的带反向矢量的空间矢量调制方法，包括以下步骤：(1)定义单相三电平整流器模块的开关状态矢量；(2)结合移相载波控制策略，利用带反向矢量的单相三电平空间矢量调制方法生成PWM波形；(3)使用均压算法对上述PWM波形进行更新；(4)将该PWM信号作为功率器件的驱动信号。本发明则利用正负小矢量对不同电容的作用，选择冗余正负小矢量对单相三电平整流器的上下电容进行均压。同时，矢量切换时必须满足一定的规则，从而维持系统的开关频率不变。增大了级联整流器的均压范围和均压能力，能够实现当某一个负载出现空载情况，整个系统也可以保持电压平衡。

摘要： 本发明公开了一种带反向矢量的二极管钳位型三电平脉冲整流器的空间矢量调制方法，包括以下步骤：(1)定义二极管钳位型三电平脉冲整流器的电压矢量，划分参考电压矢量的运动区间；(2)判断所述参考电压矢量的区间，在各区间选择合成参考电压的基本矢量；(3)计算所选择的矢量的作用时间生成调制波；(4)通过调制波与三角载波得到PWM信号实现对二极管钳位电路的电容进行均压。相比于现有调制方法中通过调整矢量作用时间来达到均压效果，本发明利用正负小矢量对不同电容的作用，选择冗余正负小矢量对二极管钳位电路的电容进行均压。特别是在参与组成多电平变换器时能够完成在不平衡负载情况下的直流输出电压均衡。