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【学术动态】原理简单能消除绝大部分窄脉冲的抑制算法

时间:2019-10-20 分类:学术动态
比起两电平逆变器,三电平逆变器具有转换效率高、输出谐波低和电磁干扰小等优点,目前已经广泛应用于光伏逆变、电机驱动等领域。三电平逆变器的空间矢量算法包括三电平空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)算法和三电平虚拟空间矢量脉宽调制(Virtual Space Vector Pulse Width Modulation, VSVPWM)算法两种,其中三电平SVPWM算法较为简洁,易于实现,但存在中点电压无法全负载范围平衡的缺点,尤其是在调制比和功率因数角较大时,中点电压波动幅度会更大。

比起两电平逆变器,三电平逆变器具有转换效率高、输出谐波低和电磁干扰小等优点,目前已经广泛应用于光伏逆变、电机驱动等领域。三电平逆变器的空间矢量算法包括三电平空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)算法和三电平虚拟空间矢量脉宽调制(Virtual Space Vector Pulse Width Modulation, VSVPWM)算法两种,其中三电平SVPWM算法较为简洁,易于实现,但存在中点电压无法全负载范围平衡的缺点,尤其是在调制比和功率因数角较大时,中点电压波动幅度会更大。


而三电平VSVPWM算法虽然实现方法较复杂,开关损耗也较大,但能实现中点电压的全负载范围平衡。当开关管的驱动脉冲宽度小于开关管的开通和关断延迟时间之和时,该脉冲就称为窄脉冲,窄脉冲会增大开关管的开关损耗和输出波形畸变,若直接将窄脉冲剔除或者扩宽,会导致正常的输出脉冲丢失,增大输出谐波含量。


为解决窄脉冲问题,学者们做了大量卓有成效的研究。如提出一种零序电压注入补偿法,该方法通过同时向三相电压注入零序电压将窄脉冲扩宽或者剔除,在保证输出线电压不变的前提下处理了窄脉冲问题,但该算法在处理某相窄脉冲问题时,可能会在其他相产生新的窄脉冲。有文献提出一种改进的零序电压注入补偿法,解决了传统零序电压注入补偿法处理某相窄脉冲时引入其他相窄脉冲的问题。


有文献将非最近三矢量合成参考矢量法应用于三电平SVPWM算法中,能够避免窄脉冲的出现,但却明显增大了输出波形的谐波。有文献通过在窄脉冲出现区域重新确定首发矢量的方法来避免窄脉冲,有效地减少了三电平SVPWM算法的窄脉冲。


而装甲兵工程学院控制工程系的研究人员李敏裕、马晓军等,在2018年第14期《电工技术学报》上发表研究成果,提出了一种基于矢量分配时序优化的窄脉冲抑制算法。该算法分区域对矢量分配时序进行优化和调整,能够消除绝大部分情况下的窄脉冲,并且不会增大输出波形的谐波,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。


比起两电平逆变器,三电平逆变器具有转换效率高、输出谐波低和电磁干扰小等优点,目前已经广泛应用于光伏逆变、电机驱动等领域。三电平逆变器的空间矢量算法包括三电平空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)算法和三电平虚拟空间矢量脉宽调制(Virtual Space Vector Pulse Width Modulation, VSVPWM)算法两种,其中三电平SVPWM算法较为简洁,易于实现,但存在中点电压无法全负载范围平衡的缺点,尤其是在调制比和功率因数角较大时,中点电压波动幅度会更大。


而三电平VSVPWM算法虽然实现方法较复杂,开关损耗也较大,但能实现中点电压的全负载范围平衡。当开关管的驱动脉冲宽度小于开关管的开通和关断延迟时间之和时,该脉冲就称为窄脉冲,窄脉冲会增大开关管的开关损耗和输出波形畸变,若直接将窄脉冲剔除或者扩宽,会导致正常的输出脉冲丢失,增大输出谐波含量。


为解决窄脉冲问题,学者们做了大量卓有成效的研究。如提出一种零序电压注入补偿法,该方法通过同时向三相电压注入零序电压将窄脉冲扩宽或者剔除,在保证输出线电压不变的前提下处理了窄脉冲问题,但该算法在处理某相窄脉冲问题时,可能会在其他相产生新的窄脉冲。有文献提出一种改进的零序电压注入补偿法,解决了传统零序电压注入补偿法处理某相窄脉冲时引入其他相窄脉冲的问题。


有文献将非最近三矢量合成参考矢量法应用于三电平SVPWM算法中,能够避免窄脉冲的出现,但却明显增大了输出波形的谐波。有文献通过在窄脉冲出现区域重新确定首发矢量的方法来避免窄脉冲,有效地减少了三电平SVPWM算法的窄脉冲。


而装甲兵工程学院控制工程系的研究人员李敏裕、马晓军等,在2018年第14期《电工技术学报》上发表研究成果,提出了一种基于矢量分配时序优化的窄脉冲抑制算法。该算法分区域对矢量分配时序进行优化和调整,能够消除绝大部分情况下的窄脉冲,并且不会增大输出波形的谐波,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。