T型三电平逆变器空间电压矢量调制技术研究
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究

三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展,逆变器作为高效、可靠的电力转换装置,在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。
其中,三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点,受到了研究者的广泛关注。
空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)作为一种先进的调制策略,通过合理分配三相桥臂的开关状态,可以实现对输出电压波形的精确控制,进一步提高逆变器的性能。
本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略,通过理论分析和实验验证,探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。
文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理,为后续的控制策略分析奠定基础。
随后,详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法,包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。
在此基础上,本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法,包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。
本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。
通过搭建实验平台,测试了不同控制策略下的逆变器性能,包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。
实验结果表明,采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势,验证了本文研究的有效性和实用性。
本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势,为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。
二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置,其基本原理在于利用开关管的导通与关断,实现直流电源到交流电源的高效转换。
与传统的两电平逆变器相比,三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量,因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。
三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。
T型三电平并网逆变器两种调制策略研究

大功率三电平逆变器。
图 2 三 电 平空 间矢 量 图
第 3期
卜 Lr
,
孙 超。 等: T型 三 电平 并 网逆 变 器 两 种 调 制 策 略 研究
畸变率 ( T HD) , 证 实后 者是更 加有利 的调 制策 略 。
1 调制方式
1 . 1空 间矢量调 制【 8 ]
T型 三 电平 并 网逆 变 器 主 电 路结 构 如 图 l所 示, 以母 线 电容 中点 0为 参考 , 每 相桥 臂 可 以 输 出
三种 电平 , 记为 P ( + V J2 ) , o ( o ) , N( 一 v J2 ) 。三 相 三
连 续 的空 间矢 量调 制 。本 文通过 在一 台 T型三 电平
并 网逆变 装 置上 采用 S V M 和 DP WM1 【 1 两种 调制 方
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 2 — 1 3
基金项目 : 台达 环 境 与教 育基 金 会 《 电力 电 子科 教 发展 计 划》 的资 助 ( D R E G 2 0 1 2 0 0 9 ) ;浙 江 省 重 点科 技 创新 团 队项 目资助 基
方式 。 D P WM1 在 各个 扇 区 的钳 位情 况如 图 5所 示 。 其 中 P表 示 开 关 钳 位 至+ 出 , 2的状 态 , n表 示 钳 位
响 。 并在 1 0 k W 三 电平 T型 并 网逆 变平 台 上进 行 了 实验 验证 。
关键词 : 空 间 矢量 调 制 ; 不连 续 调 制 ; 损耗 ; 电能 质 量 ; 死 区; T 型 三 电平 中 图分 类 号 : T M 4 6 4 文 献标 志 码 : A 文章编号 : 2 0 9 5 — 2 8 0 5 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 4 2 — 0 6
基于预测电流控制的T型三电平并网逆变器研究

基于预测电流控制的T型三电平并网逆变器研究T型三电平并网逆变器是一种重要的逆变器拓扑结构,在可再生能源应用等领域具有广泛的应用前景。
本文将以预测电流控制为基础,对T型三电平并网逆变器进行研究,包括原理、控制策略、性能分析等方面。
T型三电平并网逆变器的工作原理如下:输入直流电压由两个独立的电源提供,分别为正极和负极。
通过合理的开关控制,可以实现多种输出电平,从而减小输出电压畸变和开关频率。
T型三电平并网逆变器的优点包括:较低的电压应力、较低的开关功率损耗、输出电流谐波较小等。
在预测电流控制中,通过测量电网电压和电流的实际值,并结合逆变器状态信息,来估计电网电流的参考值。
根据估计值和实际值之间的误差,计算相应的控制信号,以实现逆变器的控制。
预测电流控制可以实现自适应性较强的输出电流波形,提高逆变器的输出质量。
在T型三电平并网逆变器中,可以采用直接控制或间接控制的方式来实现预测电流控制。
直接控制通过直接测量电网电压和电流的实际值,计算逆变器的控制信号。
间接控制在直接控制的基础上,通过电网电压和电流的模型进行状态估计,从而更准确地控制逆变器。
通过对比两种控制方式的性能,可以选择最适合的控制策略。
对于T型三电平并网逆变器的性能分析,可以从输出电压波形、输出电流谐波、效率等方面进行评估。
在输出电压波形方面,通过调节逆变器的控制信号,可以减小输出电压畸变,提高输出电压质量。
在输出电流谐波方面,通过控制逆变器的开关频率和改进控制策略,可以减小输出电流谐波,降低对电网的干扰。
在效率方面,通过减小开关功率损耗和优化控制策略,可以提高逆变器的效率。
综上所述,基于预测电流控制的T型三电平并网逆变器是一种具有潜力的逆变器拓扑结构。
通过研究其原理、控制策略和性能分析,可以进一步优化逆变器的性能,提高其在可再生能源应用等领域的应用效果。
三电平逆变器空间电压矢量调制算法的研究与实现

()一 个采样 周期 内各个 电压空 间矢量作用 时间 3 当参考适 量 落在小 扇 区 C内时 ,按 照电压空 间 矢 量等 效原则 。
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陈世浩 (93 18 一)男 ,河南新野人 ,硕士生 ( 收稿 日期 :20 —0 0 ) 08 9— 3
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第 2 卷 8
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图 7 定 子 三 相 电流 仿 真 结 果
图 4 空 间 电压 矢 量 的 合 成
()合 成矢 量选 择 以及 矢量发 送方式 2 采用 7 式 P M 发 送方式 ,由上 述扇 区判断方 法 段 W 可知参考 电压矢 量所 在 的扇 区号 ,根 据扇 区 号可 以确 定 由哪些基 本适 量合 成 参考 电压矢 量 。 为 了保 证 不 同
第 2 卷 增刊 8 2 0 年 1 月 0 8 2 文章编号 :10 74 20 )S 09— 2 08— 82(08 一06 0
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U = 2 u+ v+ u ) 3 ( w / () 1
式 中 :
。 当三 相对 称 电压 为正 弦变 化 时 ,电 压
空 间 矢 量 为 圆形旋 转 矢 量 。当 三 电 平 逆 变器 输 人 为恒 定 直流 电压 且 U l 时 ,其 电压 空 间矢 量 可 能 c=U
实 验验证 。 1 三 电平逆变 器 空间 电压矢量 原 理 对 电机供 以三 相对称 电压 为 “ ,“ u 与 “ w时 ,按
三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制

三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制王兆宇;艾芊【摘要】基于多电平逆变器的中性点电位不平衡问题的研究,对现有的虚拟矢量合成算法进行改进,提出了一种新的分区判断及矢量合成算法.该算法充分利用了新的合成矢量对中性点电压波动的平衡作用,采用十段式对称模式进行调制,有明显的谐波抑制及控制优势,调整小矢量对的作用时间,理论上可以做到最大程度地消除中性点电压的偏移.基于该算法的PSCAD/EMTDC仿真以及实验结果证明其简便易行,有利于计算机数字化实现.%A new algorithm of partition judging and vector composition is proposed, which is based on the study of neutral point potential imbalance of multi-level inverter and the improvement of existing method of virtual vector synthesis. The algorithm takes full advantage of the new synthetic vector's control effect of neutral point potential fluctuation) modulates in ten-stage centered mode, and shows superior performance for the harmonic suppression and the balance control, which can minimize the neutral point potential migration by adjusting small-vector pairs' action time. The convenience and feasibility of the approach has been verified by PSCAD/EMTDC simulation and experimental results, which is good for digital computer realization.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2011(039)020【总页数】6页(P131-136)【关键词】空间矢量调制;中性点电压控制;矢量合成【作者】王兆宇;艾芊【作者单位】上海交通大学电气工程系,上海200240;上海交通大学电气工程系,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM7140 引言随着基于可关断电力电子器件的柔性输配电装置及高压变频设备的快速发展,多电平变换器及相关技术日益成为研究的热点及难点[1-5]。
三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制的研究

o es c i n t n t e ,a n v ls a e v co d lt n ( VM )a g rt m s p o o e n e t O a o h r o e p c e t r mo u a i o o S lo ih i r p s d,i ih p st e o n wh c o i 器 中 点 电 压平 衡 控制 空
Re e r h o S s a c n VPW M eho nd I sNe t a・ i ・ t nta nt o o M t d a t u r lpontpo e i lCo r lf rThr e lv l - - e -e e
n ga i m a lve t s a e a pt d a is c i e tves l cor r do e s fr ta tveone . Out tvo t g cor o sy t e ie t e ie ve t s pu la e ve t s t n h sz he d sr d c or a e gi n a he du y tm e f a tv e t r or c r e p di g ub ti n e e t x i de r ve nd t t i o c ie v c o s f o r s on n s - ra gl v r e s duce t d. T h u r l e ne t a
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三电平逆变器空间矢量调制及中点电位平衡研究

1 引 言
近 年来 , 随着 工 业 领 域对 大 功率 变 换 装 置 的 使用 日益 增加 , 电平 逆 变 器 相 对 于传 统 的两 电 多 平表 现 出明显 的优 势 , 已受 到越来 越 多 的关 注 , 并
得 到了广 泛 的研 究 和应 用 。
过仿真试验验证了所提方法的正确性。
摘 要 : 电平 逆 变 器 在 中 高 压 大 功 率 场 合 得 到 了广 泛 的研 究 和应 用 。研 究 了 二 极 管 钳 位 型 三 电平 逆 变 器 多 的拓 扑 结 构 和 7段 式 空 间 矢 量 S W M 调 制 方 法 。 给 出 了 参 考 矢 量 所 在 区 域 的 判 断 方 法 , 导 工 作 矢 量 的 VP 推 作 用 时 间 。 为解 决 中 点 电 位 平 衡 问题 , 出 了 一 种 充 分 利 用 冗 余 电压 矢 量 的 中 点 控 制 方 法 。通 过 仿 真 验 证 了 提 所 提方 法 的 正 确 性 和 有 效 性 。 关 键 词 : 电 平 逆 变 器 ; 间 矢 量 脉 宽 调 制 ; 点 电 位 平 衡 三 空 中
滑 切换 。在 中点 电压 平 衡 问 题 上 , 入 并 计 算 调 引
ZHANG Ye TANG — e g W ANG nj n , Yu p n , We -u ( c ol f Elcrc lEn n eig , ejn a tn nv ri Be ig 1 0 4 C ia S h o etia giern B iigJioo g U ie s y, i n 0 0 4, hn ) o t j
v t ge v c o sw a op e ola e t r s pr os d. T he v l t r po e e hod i m o ta e by t i ulto r s t . ai y ofp o s d m t di sde ns r t d he sm a in e uls
逆变器T型三电平SVPWM策略研究

图l T型 三 电平 拓 扑
图2 三 电平 逆 变器 矢 量 图
区的作 用 时间和 第一 扇 区相 同 。 4 . 按 矢量 分配表 发送 信号 以每 个采样 周期 以负 小矢量为 起始 矢量 , 采用 中心对 称 的七段 式S V P WM 波 形将矢 量的作 用 时间分配 给对应 的矢量状态 。 三 相矢量 状态对 应全部开 关状 态, 将基本 矢量 的作 用 时间分 配给对 应 的矢量状 态 , 也 就是将 开 关器件 的导通 或关 断时 间分 配给对 应 的开 关器 件 , 完成 对 主 电路 开 关器件 的控 制 。 三、 一种改进型的三电平S V P WM 控制算法 在 传统 的三 电平 s Ⅵ wM控制算法 中, 大扇 区是从0 开始 , / 3 为一个 区间 划分的, 两个扇区之间就会有重叠的标准矢量 , 这样就会给角度的判断带来难 度, 增加 了算 法的复 杂 陛。 为 了解决这 一 问题 , 我 们提 出了一种新 的扇 区划分 方 法, 还 是 以 / 3 为 一个 区 间 , 但 以一 / 3 为起始 位置 , 如 图3 所示 从图3 中我们 可 以看出 , 每个大 扇区都有 自己独 立的角度 和矢量 区域 , 不会 存在标 准矢量 重叠 的情 况 。 这样 就给矢量 作用 时间的计 算和矢量 分配带 来 了便 利, 大大 减 小了 算法 的复 杂性 。 而根据三相静止坐标系和两相静止坐标系的转换关系, 把U o 【 、 U B 值转换 为u a 、 U b 、 Uc , 利用 Ua 、 Ub 、 Uc 的正 负极 性来 进行 对大 扇 区数进 行判 断 , 更直 观的, 我 们 可 以根据 三相 电压 波形 来对 扇 区进行 明确 的划 分 , 如 图4 所示 。 根据 图示 , 我 们 可 以得 出 : ( 1 ) 当Ua >0 , U b <O ; Uc < O 时, 矢 量处 于第 一 扇 区 } ( 2 ) 当Ua > 0 , U b >0 , Uc < O 时, 矢 量 处于 第二 扇 区 I ( 3 ) 当Ua < 0 , Ub >0 , Uc < O 时, 矢 量 处于 第三 扇 区 , ( 4 ) 当Ua <0 , U b >O , Uc > O 时, 矢 量 处于第 四扇 区 I ( 5 ) 当Ua > 0 , Ub <O , Uc > O 时, 矢 量 处于 第五 扇 区 I ( 6 ) 当Ua > 0 , Ub <O , Uc > O 时, 矢 量 处于 第六 扇 区 。 当确 定大扇 区后 , 接下 来是小扇 区的 判断 。 如 图5 所示 , 我 们可 以看 到 , 三 电 平 的小扇 区如果 把上 下两个边 角补上 的话 , 相 当于两 电平的大 扇区 , 所 以, 我们 可 以根据 两 电平 大扇 区的判 断方法来 进行小 扇区数 的计算 , 具体 方法可参 考两 电平S V P WM扇 区划 分方 法 , 这 里就 不做 过 多描述 。 四. 结 柬语 本文介绍了一种新型的, I 型三 电 ̄S V P WM算法 , 实验证明, 此算法简单易 行, 减少 了传 统算法 中矢量 的计算 过程 , 精简 了程序量 , 提 高 了程 序的冗余 量 和
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T型三电平逆变器空间电压矢量调制技术研究
摘要:T 型三电平逆变器的电路具有传导损耗低、器件数目少、成本低、输出波
形质量高等优点,是很有发展前景的一种三电平逆变器拓扑,因此本文以T型三电平光伏并网逆变器为研究对象。
关键词:T 型三电平逆变器,优点
1、三电平控制技术概述
对于要求比较高的电力电子系统中,PWM控制技术是系统所使用的是其共用技术也是其核心技术,把半导体器件的开通和关断作为条件,把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列,这就是其基本原理,最后实现变频、变压并且有效地抑制和消除谐波。
对于PWM技术在三电平逆变器中的应用主要表现为两点:1、对输出电压要能进行约束,2、对逆变器自己的运行状况要能进行约束。
几种主要的控制策略:1、阶梯波脉宽调制法2、正弦脉宽调制法3、特定谐波消去法4、开关频率优化法5、空间电压矢量调制法。
以上几种方法中最后一种方法在应用上十分广泛。
它在应用时相比于其他方法有以下几条优势:1、传导损耗低2、易于数字化3、输出波形质量高4、对于合理布局的空间电压矢量,能够使开关频率降低,由此导致开关损耗减少。
2、空间电压矢量分布
根据其电路结构图能够推出其中在每一相桥臂含有4个开关设备,这里用Sym 代表各个开关管和其对应的开关状况,这里 y= A / B/C, m = 1/ 2/3/ 4,Sym =1 表示相应的开关管开通,Sym =0则表示关断。
根据前文的论述能够推出,每一相桥臂上的开关设备可以根据开关的不同组合得到不同的输出状况,可是无论怎样每一相中的开关设备Sy1 和Sy3以及Sy2以及Sy4必须是相互补充不可同时导通,初此之外开关设备Sy1 和Sy4不可以直接通过电路直接接通,所以可以得到所有开关状况中只有三个开关状况组合能够使用。
3、参考电压矢量合成原则
对于三电平逆变器输出图形的形状,要让其得以接近圆形,且最后得出的旋转磁通是圆形,这里可以利用的策略即为利用输出电平也即逆变器输出的值与其作用的时间进行有限次组合,由此使得多边形朝圆形无限接近。
这里参考电压矢量Vref是被三个基本电压空间矢量合成的即在一个采样周期内已被确定。
这样根据伏秒平衡原理,对下列方程组等式两边能够得以成立即:这里对公式中的各个量作出解释T1、、T2、T3各自是V1、V2、V3 作用的时
间,Ts为采样周期。
对于每一个合成参考电压矢量的基本矢量,它们发挥作用的时候所用的时间,此时能够利用后面的方程组加以计算得出来。
由每一个基本矢量与开关状况的相互对应的联系并综合参考其它方面的要求得以获得:对所有开关状况其它们输出的作用形式都可被推出。
这里对其选择合适的三个电压空间矢量即它们距离参考电压矢量是最近的用来合成旋转参考电压矢量,这是其调制算法的核心思想。
4、空间电压矢量调制算法
4.1扇区判断
(1)大扇区的划分:设电压参考矢量Vref 的幅值大小为|Vref |,相位为θ,在SVPWM 调制算法中,对于大扇区的划分依据,这里采用由上表中θ值的范围
划分大扇区区间即将正六边形电压空间矢量分布图划分是A、B、C、D、E、F 这六个大扇区,这里对于每一个大扇区作出说明它们的边长都是边长为|2Udc/3|的正三角形。
(2)小扇区的划分:这里具体的操作过程,首先把大扇区划分为四个正三角形,具体的方法即对各个大扇区内的各个个小矢量以及中矢量的末端终点,将它们相互连接在一起,然后在将四个正三角形划分为六个,具体的操作方法即利用中矢量,最后将会实现把各个大扇区划分为相对应的六个小扇区。
4.2矢量选择
矢量选择:由前文得以获得:Vref已被确定,在本节论述中合成Vref最适合的三个基本矢量也同样会被确定。
这里由最近三矢量原则确定Vref顶点落在哪个三角形即距离Vref最近三个矢量顶点构成此三角形。
这里将对A扇区进行具体计算作为演示,这里给出假设条件,设V0,代表零矢量V000.111.222,VS1代表小矢量V100.211 ,VS2代表小矢量V110.221,VM 代表中矢量V210 ,VL1代表大矢量V200 ,VL2代表大矢量V220 。
4.3时间状态分配
由电压空间矢量分布状况得以获得:1、大矢量和中矢量与开关状况是一一对应;2、小矢量与两组开关状状况相互对应3、零矢量与三组开关状况相互对应。
因这些多余小矢量及多余中矢量出现,由此导致在减少开关动作次数的控制策略方面,这里我们将会采用此方法即按照一定发波顺序进行控制开关器件开通关断状况。
由前文对逆变器工作状态分析得以推出:1、在一个采样周期内,开关状态要想实现让2与0两个状态之间进行变换,只能利用开关状态1来进行过渡,否则2与0之间不可以实现转换。
2、为了防止在线电压的半周期内出现反极性脉冲,产生反向转矩,引起电磁噪声,任意一次开关状态变化时只能有一个桥臂进行开关动作[30],即当每次的发波发生改变的时候,Sa,Sb,Sc这三个周期中只存在一位变化亦或是不发生改变。
3、若利用对称式的发波顺序,则在一个采样周期内得以消除偶次谐波。
因此由大扇区划分产生每一个小扇区内三个顶点中最少出现一个基本小矢量,又因小矢量对应开关状况出现次数比中矢量和大矢量出现的都多,所以采用此发波顺序优点很明显即无论Vref在哪,每个采样周期的起始矢量都得以利用基本小矢量,由此在减少开关损耗方面将会发挥很大作用。
4、要让每一个基本矢量与其对应的作用时间和开关状况分配简单方便且相同,都得以选择采用负小矢量作为每个采样周期起始矢量。
对于零矢量,我们可以由开关状况的作用次序来进行选择。
参考文献:
[1] 王长贵.新能源和可再生能源的现状和展望[C].太阳能光伏产业发展论坛论文集,2003,9
[2] 郭廷伟.太阳能的利用和前景仁[M].北京:科学普及出版社,1984[9] German Renewable Energy Act[OL].
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