FMSPWM逆变器输出波形谐波分析

双极性FMSPWM逆变器以较小的循环电流实现软开关,其电路简洁,便于控制,是一种较好的工作模式.本文对双极性FMSPWM逆变器输出谐波进行了详细的分析,结论表明在载波频率基本相同的情况下,FMSPWM逆变器的谐波分布与SPWM模式下的逆变器谐波分布基本相同,同时FMSPWM逆变器可以极大地减少死区对输出谐波的影响,并可以以较小的环流实现软开关,减小输出滤波器尺寸,改善输出波形质量.最后通过实验验证了上述理论的正确性.     

单相逆变器小波多分辨调制技术研究

为进一步改善逆变器输出谐波的频谱分布,提出一种基于多分辨小波调制(WM)的单相逆变器控制技术。首先将逆变器调制过程模拟为一个非均匀采样与重构的过程,而后采用组合Haar小波结合多分辨分析(MRA)理论对这一过程进行实现。实验表明,与传统的正弦脉宽调制逆变器相比,这种WM方法可将逆变器输出的集中在整数倍开关频率附近的谐波相对均匀地分散到一个较宽的频带范围内,并有效减小整数倍开关频率附近的离散谐波幅值。这有助于降低因过于集中的谐波功率谱引起的系统电磁干扰(EMI)。     

一种改进的三相逆变器脉冲频率调制技术

在传统脉冲频率调制的三相逆变器中,为了解决开关频率变化范围大,开关周期相差极为悬殊而导致输出电流畸变的问题,提出了一种改进的脉冲频率调制技术。该技术通过细分调制周期,选择适当的脉冲宽度,再配合基于马尔科夫链随机方法的脉冲位置调制技术,不仅在谐波抑制效果上,可以与传统脉冲频率调制技术相媲美,而且改善了输出电流波形质量。在三相逆变器的实验样机上进行了对比实验,验证了改进的脉冲频率调制技术的有效性和实用性。     

一种抑制PWM逆变器电流纹波的变开关频率调制方法

提出了一种能够抑制PWM逆变器电流纹波的变开关频率调制方法.深入分析了PWM逆变器输出电流的特点,推导了电流纹波的解析表达式.通过使用该方法进行调制,可以使逆变器在不牺牲效率的前提下,有效降低电流纹波.与传统的恒定开关频率三次谐波注入法相比,所提出的变开关频率调制方法能够进一步提升电流纹波的抑制能力.最后,通过实验对所提调制方法的有效性进行了验证.     

双低压单元混合级联逆变器的改进载波层叠调制策略

传统的载波层叠调制方法应用于双低压单元混合级联逆变器时,存在低压单元之间功率不平衡问题。为此,本文提出了一种改进的载波层叠调制策略。该策略首先通过传统的混合载波层叠调制方法产生各个开关管的驱动信号,然后再对开关管的驱动信号进行功率平衡优化后得到开关管的实际驱动信号。仿真结果表明：该策略能够在逆变器高压单元工作在基波频率的情况下,解决逆变器电流倒灌问题和实现两个低压单元的功率平衡,使得逆变器输出相电压的谐波主要为以mf为中心的边带谐波。     

一种倍压开关电容型Quasi-Z源逆变器

为弥补传统准Z源逆变器升压能力弱,电容和开关管电压应力较高,直流源输出电流断续,纹波较大,强升压能力与输出优质波形冲突等缺点,提出了一种倍压开关电容型Quasi-Z源逆变器拓扑。该拓扑是在传统准Z源逆变器的基础上通过增加一个开关电容网络、一个升压电感和一个续流二极管并经优化设计而成。通过采用简单升压调制策略控制开关管通断,实现三相桥臂直通使阻抗源进行储能,进而完成单级升压逆变的过程。该结构较传统Z源逆变器拥有成倍的升压能力,且在直通占空比较低的情况下升压能力依然具有较明显的优势,同时具有电容电压应力低,直流源输出电流连续等优点。通过仿真和实验验证了其准确性与优越性。     

基于串联谐振的电子束焊机灯丝电源的研究

传统的电子束焊机阴极灯丝加热电源采用PWM硬开关逆变,存在着开关管损耗过大、发热严重的问题。为了减小开关管的损耗,利用串联谐振变换器在开关频率小于1/2谐振频率的情况下具有恒流线性输出和软开关的特性,研制了一台基于全桥串联谐振结构的PFM调制型灯丝电源样机。实验结果表明,该电源样机输出电流0~15 A可调,实现了开关管的零电流开启和准零电流/电压关断,提高了逆变器的效率。最后提出了一些解决灯丝电源灯丝断路时电压虚高的改进方案。     

一种新型直流环节并联谐振软开关逆变器

电力电子装置开关频率的提高带来了开关损耗与器件损坏问题、感性关断和电磁干扰等一系列新问题。有效克服这些缺陷的方法是采用谐振软开关技术,然而,传统的直流环节谐振型逆变器存在两个明显的缺点：开关器件的电压应力大;电压过零点与逆变器开关策略难以同步,使逆变器输出有大量次谐波。该文提出一种新型的直流环节并联谐振软开关技术,重点分析了此种软开关逆变器的拓扑结构、工作原理和特点,并通过实验验证了其原理和可行性。     

基于复合调制及自适应控制的H6逆变器

揭示了一种未加以优化的六开关(H6)并网逆变器存在电流失控区域及不能输出无功电流的内在原因,提出了一种任意功率因数下的复合调制模式,在此基础上针对有功电流及无功电流无静差跟踪问题和传统谐振控制器谐振点偏移问题,提出了新颖的电网频率自适应比例积分谐振控制器,控制器原理明了,易于实现,可确保六开关逆变器对有功电流和无功电流进行自适应调节,提升了逆变器参与有功调频、无功调压的能力及电网适应性。仿真和实验进一步验证了复合调制模式及自适应策略的可行性和优越性。     

考虑死区效应单相逆变器开关频率分析

针对逆变器死区效应引起的输出波形畸变问题,以单相电压型双极性SPWM逆变器为研究对象,提出一种以输出电压THD值最小为指标的选取逆变器开关频率的方法。首先,利用双重傅里叶变换和贝塞尔函数,推导了考虑死区效应情况下输出SPWM的傅里叶级数展开式。通过对输出SPWM电压进行频谱分析,研究了THD值和不同开关频率的关系。经研究发现,存在最优开关频率使得输出电压的THD值最小。其次,采用分段线性拉格朗日插值法,拟合不同死区时间选取最优开关频率的公式。最后,以TMS320F28335为控制芯片,搭建了单相双极性全桥逆变器试验样机,验证了理论分析与所提方法的有效性。实验结果表明,所提出的逆变器开关频率选取方法在减小输出电压THD的同时,减小了开关损耗,提高了直流侧电压利用率。     

三电平变频调速系统SVPWM和SHEPWM混合调制方法的研究

三电平中点钳位逆变器在高压大容量变频调速中得到了广泛的研究和应用。该文在三电平高压变频器中同时应用SVPWM和SHEPWM，即低频时采用异步SVPWM，高频时采用SHEPWM，避免了高频时SVPWM谐波特性变差和SHEPWM在低频时存储量大的缺点，充分发挥了二者的优点，使变频器在整个工作范围内都可以有效抑制低次谐波，得到较好的输出波形。混合调制的难点在于衔接问题，文中分析了影响二者之间平滑切换的原因并提出了具体的解决方法，保证了切换过程中电压和电流没有跳变。采用PSIM软件对三电平SVPWM和SHEPWM进行了仿真研究，并在实际三电平变频器控制平台上进行了实验。仿真和实验结果证实了该文的混合调制方法在低频和高频都有较好的谐波特性，二者间的平滑过渡保证了混合调制的实用性，并已用于实际三电平变频器之中。     

一种三相逆变电流源的分析与设计

介绍了由三相四桥臂构成的高精密、高稳定的三相逆变电流源。该电流源主电路采用半桥逆变器结构，第四桥臂用来形成中点。采用固定开关频率的电流追踪控制，利用每相的输出电流与给定值比较进行PI调节，很容易实现电路的调幅、调频、调相功能。第四桥臂在固定的占空比下工作，大大简化了控制电路。     

阶梯波合成逆变器的波形调制技术研究

阶梯波合成逆变器开关频率低,谐波含量小,滤波容易,特别适合大功率应用场合,但由于传统阶梯波合成逆变器功率管驱动信号采用延时的方法产生,动态性能差。研究了一种新的阶梯波合成逆变器波形调制技术,采用空间矢量调制方法得到各桥功率管驱动信号,提高逆变器的带宽。在分析移相变压器对空间矢量的影响的基础上,结合阶梯波合成逆变器对驱动信号的逻辑要求,提出从相位滞后通道至相位超前通道顺序采样的错时采样空间矢量调制(space vector modulation,SVM)策略,并分析该调制技术的谐波消除机制和特性。仿真和实验验证了该技术可以用于阶梯波合成逆变器的输出电压的调节,具有优良的输出频谱特性,且增大了逆变器的带宽,有利于提高逆变器的动态性能。     

A highly efficient single‐phase sine‐wave inverter with single‐switch high‐frequency modulation

This paper presents a highly efficient single‐phase sine‐wave inverter with single‐switch high‐frequency modulation. In this topology, a control circuit is connected at the lower arm of a full‐bridge inverter to control the output voltage across the full‐bridge inverter. The switch at the lower arm of the full‐bridge inverter controls the output voltage of the full‐bridge inverter by increasing or reducing the voltage level at the lower arm of the inverter. This switch of lower arm is controlled by a high‐frequency sinusoidal pulse width modulation (SPWM) switching signal, while the power switches of the full‐bridge inverter operate with a square‐wave switching signal at the line frequency to unfold DC–AC inversion, thus producing a sinusoidal voltage at the load. Both computer simulation and experiment are carried out to verify the performance of the proposed topology. Experimental results from a 1000‐W laboratory prototype are presented to testify and validate the analysis, design, and performance of the proposed topology. The results show that the proposed topology has nearly sinusoidal output voltage and current waveforms with a total harmonics distortion of less than 5%. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Design and implementation of a new four-switch modified quasi Z-source inverter with improved space vector control method

This paper proposes a novel cost-effective feature as a three-phase four-switch inverter utilizing a modified quasi Z-source (MQZs) network. This inverter exploits a pulse-width modulation (PWM) control strategy based on developed space vectors to provide balanced three-phase output voltages and currents. It also has many applications such as the three-phase induction motor (IM) with adjustable speed drive (ASD) fed by a DC and/or rectified AC supply. Unlike some other similar four-switch inverters or converters, which can only work in step down (buck) mode or step up (boost) mode, this inverter can operate in both modes that depend on switching signals and due to adjusting the zero shoot-through (Zsh-th) duty cycle. It also decreases the total harmonic distortions (THD) of output voltages and currents. The MQZs inverter reduces the switching losses and the cost of topology in comparison with the conventional six-switch topologies. The utilized control strategy can work well without any extra filtering circuit in DC side to eliminate the effect of the DC-bus voltage ripples on the inverter output currents and voltages. The experimental results are found closely analogous and confirm the aforementioned features of the proposed topology compared with other traditional topologies, although the inverter output filter is a conventional LC filter.     

单相逆变器随机PWM选择性消谐滞环随机扩频方法

在随机脉冲宽度调制(RPWM)中,要求逆变器的瞬时开关频率分布在较宽的频率范围内,以获得较好的随机性.然而,当开关频率持续偏高时,逆变器的开关损耗将会增加;当开关频率持续较低时,会引起输出电流纹波的增加.现有的RPWM选择性谐波消除方法在随机扩频的过程中不能有效地控制逆变器的开关频率.该文提出一种单相逆变器RPWM选择性消谐滞环随机扩频方法.根据RPWM策略中有效随机数k与开关频率的关系,合理选择随机数k,既可以保证逆变器瞬时开关频率在较宽的范围内随机分布,又可以将平均开关频率控制在预先设定的频率范围内.在RPWM选择性消谐过程中,当开关频率较低而引起电流纹波增加时,该方法可以通过提高平均开关频率来减小纹波.     

一种新型直流环节谐振逆变器的空间矢量脉宽调制方法

为了实现一种结构简单，控制方便，高效率，高功率密度的逆变器的应用，该文提出一种适合于直流环节谐振逆变器的SVPWM的数字控制策略，使每个开关周期只需要一次谐振网络的谐振就可以实现逆变桥的三个桥臂开关管的ZVS，大大减少了谐振网络的工作次数，这对减少开关损耗，提高开关频率，提高直流母线电压利用率都有很大的好处。归纳出新型SVPWM的发生逻辑并采用FPGA产生所需的SVPWM驱动脉冲以减小DSP的计算时间开销。此新型数字控制策略与传统的数字空间矢量控制之间接口非常方便，传统SVPWM的输出可作为FPGA的输入，从而可保留传统SVPWM的控制算法部分。仿真波形和实验结果验证了新型空间矢量PWM算法的正确性和可行性。     

复合型级联多电平逆变器的调制方法研究

分析了复合型等电压比全桥单元级联型变换器,总结出一般的设计方法。经仿真和试验表明,在得到相同电平数输出的情况下,复合型级联多电平拓扑比传统级联型拓扑所需的全桥单元数量少。因此,采用复合型等电压比全桥单元级联型变换器可节省大量的开关器件和独立的电压源,从而简化了电路,降低了成本。此外。通过合适的调制方法,使输出电压的谐波含量远小于级联型拓扑的。