带中心抽头电感的无直通单相三电平逆变器拓扑与控制策略

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作者 瓦明达 李章勇 +1 位作者 王晓兴 郑昕昕 《电力大数据》 2024年第10期74-82,共9页

三电平逆变器具有功率器件电压应力小、桥臂输出电压谐波含量低等优势,在高压场合得到了广泛的应用。但为了避免直流侧的直通问题,需要在驱动信号中加入死区时间,这不仅会引入额外的低频谐波,还会加剧直流侧电容的不平衡程度,影响逆变... 三电平逆变器具有功率器件电压应力小、桥臂输出电压谐波含量低等优势,在高压场合得到了广泛的应用。但为了避免直流侧的直通问题,需要在驱动信号中加入死区时间,这不仅会引入额外的低频谐波,还会加剧直流侧电容的不平衡程度,影响逆变器工作的可靠性。本文提出了一种带中心抽头电感的三电平逆变器,电感同时起到了防直通和滤波的作用,从拓扑结构本身避免了直流电容的直通,同时构建了电感的续流通路,避免了电感电流的突变;针对所提出的无直通逆变器拓扑,研究相应的三电平调制策略,并分析其与传统三电平拓扑的一致性。在此基础上,通过带中心抽头电感的等效,讨论了电感的滤波和防直通效果,以及实现电容均衡的拓扑优势,最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 无直通逆变器 死区 电容均衡 带中心抽头电感 三电平调制

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应用混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略

2

作者 袁野 朱俊俊 +1 位作者 杨帆 南钰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期19-27,共9页

传统磁轴承三电平调制策略在数字控制系统中存在控制延迟问题,影响电流纹波抑制效果。针对上述问题,提出一种基于混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略。基于混杂系统理论,建立混合逻辑动态模型,统一表征出驱动电路充电、... 传统磁轴承三电平调制策略在数字控制系统中存在控制延迟问题,影响电流纹波抑制效果。针对上述问题,提出一种基于混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略。基于混杂系统理论,建立混合逻辑动态模型,统一表征出驱动电路充电、放电和续流工作模态,实现三电平调制;结合模型预测控制理论,将所建立的混合逻辑动态模型作为预测模型,预测磁轴承的控制电流,实现对控制延迟的补偿,并将预测控制电流送入到代价函数中,得出驱动电路的最优控制信号;基于所提调制策略构建了磁轴承控制系统,并与传统调制策略进行对比。仿真结果表明:在轻载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)策略,电流纹波分别降低了49.90%和49.87%;在中载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平PWM策略,电流纹波分别降低了49.99%和49.84%;在重载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平PWM策略,电流纹波分别降低了50.08%和49.77%。在三电平调制机制的基础上,所提调制策略能够有效补偿一个采样周期的控制延迟,达到降低电流纹波的效果。 展开更多

关键词 磁轴承 三电平调制 混合逻辑动态模型 模型预测控制

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四桥臂有源滤波器的三电平3D-SVPWM控制策略研究 被引量：2

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作者 张晓 程姚祥 +1 位作者 肖柱 沈光辉 《电力电容器与无功补偿》 2022年第3期21-29,共9页

四桥臂有源滤波器(active power filter,APF)采用传统无差拍控制策略,动态性能好但控制精度差。重复控制动态性能差但控制精度好,两者结合可有效解决单独运用存在的缺陷,电流环采用无差拍重复控制保证响应速度与控制精度。传统三电平3D-... 四桥臂有源滤波器(active power filter,APF)采用传统无差拍控制策略,动态性能好但控制精度差。重复控制动态性能差但控制精度好,两者结合可有效解决单独运用存在的缺陷,电流环采用无差拍重复控制保证响应速度与控制精度。传统三电平3D-SVPWM调制过程繁杂,提出将三电平空间矢量分解为两电平结构,进一步利用简化的两电平调制策略进行脉宽调制,提高APF效率。通过在MATLAB/SIMULINK中建立仿真模型,验证控制策略的正确性。 展开更多

关键词 四桥臂有源滤波器(APF) 三电平调制 无差拍重复控制 简化两电平脉宽调制 3D-SVPWM

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一种新型的三相三电平逆变电路的研究

4

作者 古小科 杨景常 +1 位作者 张子玉 唐云波 《电气传动自动化》 2013年第3期21-24,共4页

提出了一种新型的三相三电平逆变电路,并详细分析了该电路的运行机理,通过与传统的二极管钳位型三电平逆变电路比较,说明了该电路所具有能够平衡所有器件的损耗的优点。并在Matlab/Simulink环境下进行仿真,通过分析发现,该电路能够用目... 提出了一种新型的三相三电平逆变电路,并详细分析了该电路的运行机理,通过与传统的二极管钳位型三电平逆变电路比较,说明了该电路所具有能够平衡所有器件的损耗的优点。并在Matlab/Simulink环境下进行仿真,通过分析发现,该电路能够用目前主流的三电平调制方法进行调制,避免了新算法的开发需求。 展开更多

关键词 三电平 逆变器 三电平调制

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三相四线制有源滤波器的三电平3D-SVPWM简化控制策略研究

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作者 程姚祥 薛硕 沈光辉 《电力学报》 2020年第5期432-440,462,共10页

三相四线制三电平有源滤波器(Active Power Filter,APF)系统采用传统三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)控制策略运算复杂,通过简化控制策略提高系统的实时性,进行了推导简化传统3D-SVPWM的策略。简化的3D-SVPWM调制算法,减少运算步骤,由ab... 三相四线制三电平有源滤波器(Active Power Filter,APF)系统采用传统三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)控制策略运算复杂,通过简化控制策略提高系统的实时性,进行了推导简化传统3D-SVPWM的策略。简化的3D-SVPWM调制算法,减少运算步骤,由abc坐标系中的参考电压直接得到矢量的作用时间,省去了坐标系换算及扇区和小扇区的判断。通过在MATLAB下进行仿真实验,验证了所提算法的可行性。采用简化控制策略,在达到传统控制策略效果的同时,提高了系统的实时性、经济性,在工程领域有很大的意义。简化控制策略可运用于三相四线制三电平有源滤波器系统,且效果良好。 展开更多

关键词 有源滤波器 三电平调制 简化控制策略 3D-SVPWM 谐波抑制

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三电平中点箝位整流器系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法研究 被引量：15

6

作者 孟永庆 苏彦民 刘正 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第24期79-84,共6页

该文首先建立了基于开关函数的三相四线三电平中点箝位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。并在Lyapunov稳定性理论的基础上,提出了一种新的三相四线三电平中点箝位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定,... 该文首先建立了基于开关函数的三相四线三电平中点箝位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。并在Lyapunov稳定性理论的基础上,提出了一种新的三相四线三电平中点箝位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定,动态响应快的优点,并且通过设计新的三电平PWM调制方法,有效地解决了由现有三电平SPWM调制方法引入的直流母线中点电位存在三次波动的问题。系统仿真验证了该数学模型的正确性,以及基于Lyapunov直接法设计的非线性控制器的有效性。 展开更多

关键词 电力电子 三相四线三电平中点箝位整流器 数学模型 李亚普诺夫直接法 三电平脉宽调制

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基于FPGA的飞轮磁轴承一体化控制系统设计 被引量：8

7

作者 张立 刘昆 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期84-90,共7页

为了精简磁悬浮飞轮控制系统体积和功耗,介绍一种四轴飞轮磁轴承一体化控制系统及其现场可编程门阵列(FPGA)实现。将磁轴承控制器和功率放大器整合到一起,用单片FPGA实现含不平衡补偿的转子位移控制、电流控制以及三电平脉宽调制(PWM)... 为了精简磁悬浮飞轮控制系统体积和功耗,介绍一种四轴飞轮磁轴承一体化控制系统及其现场可编程门阵列(FPGA)实现。将磁轴承控制器和功率放大器整合到一起,用单片FPGA实现含不平衡补偿的转子位移控制、电流控制以及三电平脉宽调制(PWM)算法。采用分时复用浮点运算IP核的方式实现控制算法。为均衡运算速度和资源消耗,提出一种A/D转换器精确度和浮点IP核数据精确度的选择方法。提出一种增量式算法,仅用乘加单元和查找表即可实现不平衡补偿算法中的三角函数值的在线计算。介绍三电平PWM的FPGA实现方法以及转子位移信号的自动标定方法。实验结果表明,一体化控制器可以达到0～7 000 r/min转速范围内飞轮径向位移不超过保护间隙10%的控制效果。四轴飞轮磁轴承控制任务可以用单片FPGA以小于20万逻辑门的资源消耗实现。 展开更多

关键词 磁轴承 一体化控制 现场可编程门阵列 不平衡补偿 三电平脉宽调制

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基于伏-秒平衡特解规划的三电平中点电位低频脉动抑制PWM 被引量：7

8

作者 刘毅 谭国俊 何晓群 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第18期152-161,共10页

基于伏-秒(V-S)平衡原理,提出一种通用程控三电平PWM方法,在单个载波周期内,设计一种通用的开关序列,其中每相开关序列均考虑三种不同电平,揭示三电平PWM算法可根据不同的控制目标对伏秒平衡方程特解进行规划来实现,物理意义更明晰。为... 基于伏-秒(V-S)平衡原理,提出一种通用程控三电平PWM方法,在单个载波周期内,设计一种通用的开关序列,其中每相开关序列均考虑三种不同电平,揭示三电平PWM算法可根据不同的控制目标对伏秒平衡方程特解进行规划来实现,物理意义更明晰。为了实现中点电位平衡与低频脉动抑制,解决虚拟电压矢量调制策略计算复杂的问题,以特解规划为基础,提出九段式低频脉动抑制PWM特解规划算法和中点电位闭环控制策略,给出了脉冲分配方法,无需扇区判定及矢量合成分析。建立中点钳位(NPC)三电平样机实验平台,采用阻感负载和永磁同步电机(PMSM)负载实验验证了所提方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 三电平脉宽调制 伏秒平衡 特解规划 低频脉动 中点电位闭环控制

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磁悬浮轴承三电平PWM功率放大器研究 被引量：2

9

作者 贺艳晖 崔猛 马文斌 《电力机车与城轨车辆》 2019年第4期1-4,共4页

文章针对目前常用的三电平脉宽调制(PWM)功率放大器存在的实现复杂、窄脉冲、控制死区等问题,设计出一种新的三电平PWM功率放大器,给出了具体的实现方法和试验验证结果。结果表明,新的功率放大器输出电流纹波小,具有良好的动态响应能力... 文章针对目前常用的三电平脉宽调制(PWM)功率放大器存在的实现复杂、窄脉冲、控制死区等问题,设计出一种新的三电平PWM功率放大器,给出了具体的实现方法和试验验证结果。结果表明,新的功率放大器输出电流纹波小,具有良好的动态响应能力。将该功率放大器应用于5自由度磁悬浮永磁同步电机,实现了13 000 r/min的稳定运行,且轴振满足标准要求。 展开更多

关键词 磁悬浮轴承 功率放大器 三电平脉宽调制 永磁同步电机

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直驱式风力发电系统电网侧三电平变流器控制策略研究 被引量：1

10

作者 李钢 许湘莲 +2 位作者 苗亚 王舒 唐侃 《通信电源技术》 2014年第6期1-3,共3页

文中论述了直驱式风力发电系统网侧变流器的特点,并建立了二极管箝位式三电平变流器的数学模型,根据数学模型研究了直驱式风力发电系统网侧变流器控制策略,在MATLAB/Simulink软件平台上搭建了直驱式风力发电系统网侧变流器仿真模型,验... 文中论述了直驱式风力发电系统网侧变流器的特点,并建立了二极管箝位式三电平变流器的数学模型,根据数学模型研究了直驱式风力发电系统网侧变流器控制策略,在MATLAB/Simulink软件平台上搭建了直驱式风力发电系统网侧变流器仿真模型,验证了直驱式风力发电系统网侧变流器的功能。同时针对电容中点不平衡问题提出了一种中点平衡控制算法,在仿真验证后研制了实验装置,完成该算法的实验验证。 展开更多

关键词 直驱式风力发电 网侧变流器 三电平SVPWM调制 中点平衡控制

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基于载波调制的三电平整流器控制

11

作者 张旭飞 何至源 +1 位作者 张能 钱辉敏 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2012年第4期54-55,77,共3页

在研究多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的基础上提出了一种与SVPWM算法等效的三电平载波调制(TCPWM)算法,并给出了统一的零序分量表达式。与SVPWM相比,该算法不仅在输出畸变率、直流电压利用率等指标上与SVPWM算法完全相同,且具有运... 在研究多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的基础上提出了一种与SVPWM算法等效的三电平载波调制(TCPWM)算法,并给出了统一的零序分量表达式。与SVPWM相比,该算法不仅在输出畸变率、直流电压利用率等指标上与SVPWM算法完全相同,且具有运算时间短、算法简单、易于实现等特点。最后将TCPWM算法运用在三电平整流器中,实验结果验证了TCPWM算法的可行性。 展开更多

关键词 整流器 三电平载波调制 零序分量

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轧机主传动交流变频传动技术的发展及应用 被引量：11

12

作者 张勇军 王京 +1 位作者 李静 郝春晖 《电机与控制应用》 北大核心 2008年第8期1-5,19,共6页

针对不同轧制工艺对主传动电控系统的性能要求,分析了当前在大型轧钢厂主轧机电气传动中主要的几种变频调速方案,并对其优缺点及适用范围进行了比较。重点分析了采用新型可关断电力电子器件的三电平脉宽调制(PWM)变频调速系统的结构特点... 针对不同轧制工艺对主传动电控系统的性能要求,分析了当前在大型轧钢厂主轧机电气传动中主要的几种变频调速方案,并对其优缺点及适用范围进行了比较。重点分析了采用新型可关断电力电子器件的三电平脉宽调制(PWM)变频调速系统的结构特点,并对不同器件的优缺点进行了比较。对目前我国大功率轧机主传动交流调速系统的应用和发展现状进行了探讨。 展开更多

关键词 交流电动机传动 变频调速 三电平脉宽调制技术

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一类三电平伪图腾柱无桥PFC变换器 被引量：1

13

作者 马辉 徐甜川 +3 位作者 范李平 卢云 陈曦 黄悦华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期691-703,I0022,共14页

针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase thr... 针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase three-level pseudo totem-pole PFC circuit,STPT-PFC),该类三电平PFC具有双电感支路桥臂,两者相互配合工作为输入电流提供路径,在正负半周两电感支路桥臂工作于不同模态可有效降低分别流过两电感的电流;基于该类PFC的一个代表性电路,从工作电流路径过程、关键波形和调制脉冲分配等方面对其进行工作原理分析,并对其它电路进行电路特性总结,推导桥臂对地电压电平特性与开关脉冲分配的数学关系式。另外,该类STPT-PFC共有5种结构,结合该类STPT-PFC结构特点,提出统一区间判断条件的双层载波调制技术,该类STPT-PFC具有相同开关器件不同拓扑结构可采用同一调制方案的特点,便于该类调制技术移植。最后,基于STPT-PFC-I电路设计1台额定功率1 kW、直流输出电压400 V的实验样机,从稳态及动态两方面进行实验分析,实验结果验证所提出一类三电平伪图腾柱PFC电路的可行性和三电平统一双层调制方法的有效性。 展开更多

关键词 三电平变换器 无桥功率校正电路 三电平双层载波调制技术

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磁悬浮轴承用功率放大器建模与控制研究 被引量：2

14

作者 贺艳晖 崔猛 《轴承》 北大核心 2020年第12期7-11,15,共6页

基于三电平脉宽调制技术,建立三电平功率放大器数学模型。在此基础上,推导出功率放大器控制器的设计方法,并进一步分析了功率放大器带宽限制条件,确定了功率放大器带宽与最高运行频率之间的数值关系。将此三电平功率放大器应用于磁悬浮... 基于三电平脉宽调制技术,建立三电平功率放大器数学模型。在此基础上,推导出功率放大器控制器的设计方法,并进一步分析了功率放大器带宽限制条件,确定了功率放大器带宽与最高运行频率之间的数值关系。将此三电平功率放大器应用于磁悬浮高速永磁同步电动机系统,闭环带宽仿真值与测量值误差在允许的范围之内,且闭环带宽满足要求,说明了功率放大器设计的正确性。转子轴振同频分量不超过13μm,整体轴振峰峰值不超过25μm,实现了磁悬浮永磁同步电动机13000 r/min的负载稳定运行。 展开更多

关键词 滑动轴承 磁悬浮轴承 功率放大器 三电平脉宽调制技术 永磁同步电动机

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基于现场可编程门阵列的飞轮磁轴承功放三电平脉冲宽度调制策略 被引量：2

15

作者 张立 刘昆 +1 位作者 陈小飞 王博 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第20期41-47,共7页

介绍一种低纹波、高线性度飞轮磁轴承脉冲宽度调制(Pulse-width modulation,PWM)功率放大器带死区补偿的三电平脉宽调制策略在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)上的实现方法,采用浮点IP核组合实现功放电流环PD控... 介绍一种低纹波、高线性度飞轮磁轴承脉冲宽度调制(Pulse-width modulation,PWM)功率放大器带死区补偿的三电平脉宽调制策略在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)上的实现方法,采用浮点IP核组合实现功放电流环PD控制算法,在Simulink中借助System Generator工具构建三电平PWM模型并自动生成VHDL代码。分析三电平脉宽调制原理及其在全桥功放结构下的两种实现形式,一种使用功率开关管中的反并联二极管续流,另一种不使用二极管续流。基于功放电流响应试验结果及其傅里叶分析研究死区时间对功放输出线性度的影响。提出两种死区补偿方法,一种对开关信号的等效占空比进行补偿,另一种在功放输入端引入偏移量,偏移量由输入信号的极性决定。在实际FPGA功放板上试验验证了三电平PWM两种实现形式及两种死区补偿方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 主动磁轴承 数字功放 现场可编程门阵列 三电平脉冲宽度调制

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标签到标签通信系统中相位对消问题研究

16

作者 黄庭培 于向洋 +1 位作者 李世宝 刘建航 《高技术通讯》 CAS 2023年第3期243-250,共8页

在反向散射标签到标签(BBTT)通信系统中,标签与标签之间通过反向散射和接收环境信号进行通信。来自信号源的环境信号和来自发射标签的反向散射信号在接收标签处产生叠加信号,由于相位的不确定性,在接收标签处可能造成相位对消问题,导致... 在反向散射标签到标签(BBTT)通信系统中,标签与标签之间通过反向散射和接收环境信号进行通信。来自信号源的环境信号和来自发射标签的反向散射信号在接收标签处产生叠加信号,由于相位的不确定性,在接收标签处可能造成相位对消问题,导致解调错误。首先,本文分析了相位对消问题存在的原因和造成的影响。其次,针对低信噪比(SNR)、接收标签对误符号率(SER)要求高的场景提出基于三电平二进制的二阶调制方案。针对高阶调制下的相位对消问题,本文采用非对称星座图,并在发射标签端采用最小二分法确定延迟并主动增加延迟来降低相位对消问题对解调的影响。最后,设计了动态调制方法以适应不同信道环境下的反向散射通信。仿真实验表明,本文设计的调制方案能有效降低标签到标签反向散射通信的误符号率。 展开更多

关键词 反向散射 相位对消 标签到标签通信 三电平二进制调制 非对称星座图

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简单高效的新型多向中继网络编码方法 被引量：1

17

作者 吴湛击 高翔 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1589-1594,共6页

为进一步提升全信息交互的多用户多向中继网络的吞吐量和传输可靠性,提出一种简单高效的新型网络编码方法.本文方法基于多级双向网络编码操作,用户两两配对同时向中继节点发送信息符号,中继通过对接收的叠加信号进行硬判决检测以确定这... 为进一步提升全信息交互的多用户多向中继网络的吞吐量和传输可靠性,提出一种简单高效的新型网络编码方法.本文方法基于多级双向网络编码操作,用户两两配对同时向中继节点发送信息符号,中继通过对接收的叠加信号进行硬判决检测以确定这两个符号是否同号,并将判决结果广播给所有用户.如果同号,则可确定这两个用户各自的发送信息;如果异号,则任意选出其中一个用户,参与下一轮配对,直到实现所有用户的信息交互.理论分析和仿真结果表明提出方法较传统路由方法和现有的二进制网络编码方法,单源单信道的吞吐量都有显著的提升.而且,由于三电平脉冲幅度调制(3-PAM)的简单特性,与大规模多向中继网络的文献方法相比,本文方法的复杂度更低,可靠性更高.此外,在加性高斯白噪声(AWGN)信道下,采用基于低密度校验(LDPC)码的新型网络编码可以进一步增强可靠性.仿真结果表明:用户数目越多,本文方法较文献方法的增益越大,并且联合信道编码后的增益进一步加大. 展开更多

关键词 多向中继信道 网络编码 三电平脉冲幅度调制(3-PAM) 低密度校验码(LDPC) 双向中继信道(TWRC)

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