大功率三电平逆变器SPWM载波调制策略研究

本文针对传统大功率三电平SPWM控制算法实现的方法和亟待解决的问题,提出了通过在三相正弦波调制波中注入零序分量的调制方法,可将三电平SPWM与SVPWM进行等效,使调制控制软件和硬件的复杂性大大降低.此外,为了改善系统在低调制度下的输出电压波形的谐波特性,本文进一步提出了一种引入零电压分量和载波交叠的新型SPWM调制控制方式,很好地改善系统在低调制度下的输出电压波形的谐波特性.最后搭建了三电平逆变器软件仿真和样机试验平台,充分验证了算法的正确性和有效性.     

新型多重载波无死区SPWM

传统正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)加入死区后会产生逆变器输出电压能力下降、出现相位偏差和电流波形畸变等问题。为了改善逆变器交流侧电流输出波形,解决传统SPWM加入死区后出现的问题,提出一种新型多重载波无死区SPWM调制方法,该方法对调制波采用多重载波调制,产生多路驱动信号,并把电流矢量变换到dq轴进行滤波,根据滤波后电流的方向,采用简单的逻辑运算确定开关管的驱动信号,实现无死区效应的调制方法。该调制方法解决了传统SPWM+死区方法中死区效应导致波形畸变的问题,从根本上解决了死区问题,逆变交流侧输出波形不畸变,正弦度良好。通过理论分析和实验验证该方法的正确性。     

基于傅立叶分析的三相SPWM逆变器死区效应与补偿研究

为了减少逆变器输出波形所含的谐波分量,降低二极管钳位型三电平逆变器的死区效应对输出电压基波和低次谐波的影响,提出了适用于二极管钳位型三电平逆变器的死区补偿方法。利用傅立叶变换分析了三相SPWM逆变器死区时间影响输出波形谐波分量的机理,在载波的开始和中间分别采样输出电流,根据检测到的输出电流方向调整功率器件的开关动作时刻,最终使得输出电压波形与理论波形一致,达到良好的补偿效果。该方法能有效减小输出谐波含量,并恢复由死区效应引起的有效值损失。通过Matlab仿真,验证了方法的可行性。     

基于DSP和SVPWM算法的小功率三相变频电源的研究与设计

传统的SPWM算法是以逆变器的输出波形尽量接近期望的正弦波为目的,来控制变频电源的输出电压的。但是这种方式并未顾及到输出的电流波形,有一定的局限性。本文的SVPWM算法将逆变器和交流电机看作一体,以得到电机中的圆形旋转磁场为目的。与传统的SPWM相比,它具有电压利用率高,波形畸变小,谐波含量低等优点。     

单极性弱倍频SPWM逆变器控制技术

单极性倍频正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)驱动波半周内的矩形脉冲数为偶数(倍数)。该驱动方法在输出电压波形对应基波电压峰值的部分有一个最小的关断脉冲,当系统高功率因数时,会产生很大的损耗。针对这一问题,考虑取消在输出电压波形对应基波电压峰值处的最小关断脉冲,使驱动波半周内的矩形脉冲数为奇数,形成单极性弱倍频SPWM控制的新方法。根据现有的SPWM控制方法,建立了逆变器仿真模型,分析了单极性弱倍频控制下逆变器输出电压的谐波含量和开关器件的损耗。在理论和仿真分析的基础上搭建了硬件平台,实验验证该方法相比单极性倍频SPWM在保持谐波总含量基本不变的情况下,降低了开关损耗。实验的结果表明在新的控制方式下逆变器效率提升1.6%~2.0%。     

单相三阶SPWM逆变器设计及输出补偿研究

单相全桥结构是一类中小功率场合广泛采用的逆变器拓扑.分析了基于单相全桥电路的二阶正弦脉宽调制( SPWM)波与三阶SPWM波的生成方式,并通过二重傅里叶展开法分析了采用三阶SPWM逆变器在减小输出电压谐波含量方面的优越性.为减小输出电压中的谐波含量,分析了死区时间对系统输出的影响,并提出了谐波补偿方案.实验结果验证了三...     

基于双闭环控制的单相逆变器研究

针对逆变器带非线性负载时畸变电流在逆变器出阻抗上产生谐波压降导致输出电压波形畸变的问题,建立了单相逆变器的数学模型,确定了固定开关频率的电压外环电感电流内环的瞬时值双闭环控制策略,采用单极性倍频调制方式,搭建了以STM32为控制核心的单相逆变器实验样机并进行了相关实验.实验结果表明,在双闭环控制策略控制下逆变器输出电压波形可得到及时补偿,输出电压波形正弦度高,电压谐波含量小.     

死区对开环和闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响

在SPWM逆变器中,为防止同一桥臂的上下两个开关器件产生直通,必须将驱动信号注入若干微秒的死区时间,这会使逆变器输出电压产生谐波电压。通过对基于瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器死区效应造成的谐波电压的分析,建立了死区效应时SPWM逆变器控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对开环与闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。分析结果表明,对于开环控制的SPWM逆变器,随着死区时间增加,逆变器输出基波电压有效值降低,输出电压谐波分量显著增加;对于单电压闭环控制的SPWM逆变器,死区时间对逆变器输出基波电压的影响与负载有关。通过仿真研究验证了理论分析的正确性。     

死区对开环和闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响比较

在SPWM逆变器中,为了防止同一桥臂的上下两个开关器件产生直通,必须将驱动信号注入若干微秒的死区时间,这会使逆变器输出电压产生谐波电压.通过对基于瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器死区效应造成的谐波电压的分析,建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对开环与闭环控制SPWM逆变器输...     

电压型逆变器供电的异步电动机转矩的分析与计算

由于电压型逆变器输出的电压和电流波形中含有大量谐波,使异步电动机低速时的转矩脉动,转速波动。文中采用频域法推导了PWM型逆变器供电时,异步电动机转矩的计算公式,并就其中的恒定转矩和谐波转矩分量进行了分析,对一台2．2KW,SPWM电压源逆变器供电的三相异步发动机低频稳态时的转矩计算和实验结果进行了比较,结果较接近,在已矩逆变器输出电压波形和电机参烤的情况下,利用本方法计算电机输出转矩,方法简单实用。     

高通滤波反馈型正弦脉宽调制逆变器研究

通过分析SPWM逆变器的谐波成分和来源,建立了一种更接近实际的逆变器控制模型,提出了运用有源高通滤波器进行局部反馈控制,消除输出平均值反馈型正弦波逆变器谐波的逆变电源设计方法,并运用乃奎斯特稳定判据分析了系统的稳定性,得出设计参数,利用该方法可以有效地解决输出平均值反馈型正弦波逆变器在非线性负载条件下输出电压波形的失真问题,从而在发挥输出平均值反馈型正弦波逆变器的优势的同时,扩大了其应用范围。之后,利用MATLAB进行了仿真,制作了实验电路,仿真和实验结果进一步证明了该理论的正确性以及该方法的合理性。     

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.     

基于微粒群算法的三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻优化

最优化正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation，SPWM)控制是含约束条件的非线性优化问题。该问题的核心是计算出SPWM 的开关时刻，确定特定的开关切换，从而产生预期电压波形，使其基波为给定值，总谐波含量最小。该文首次将粒子群算法用于三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻的优化。在满足一定约束下，用该方法来减小变换器的总谐波畸变率(THD)，以达到消除谐波的目的。仿真研究表明，与自然采样法和遗传算法相比，该方法能更有效、更快速找到最优的SPWM开关时间。     

电容钳位H桥级联多电平逆变器功率均衡控制方法

针对电容钳位H桥级联多电平逆变器载波层叠SPWM调制方法中存在功率不均衡的问题,对该逆变器各个级联单元的有功功率输出进行理论分析,提出了一种改进载波层叠方式的功率均衡控制方法。该方法在不影响逆变器输出电压波形质量的前提下,通过保证该逆变器各个单元输出电压波形的基波幅值相等的方式,可以在一个输出周期内实现各个级联单元的输出功率均衡。以两单元电容钳位H桥级联多电平逆变器为例,进行了仿真分析和对比研究,详细给出了改进功率均衡控制法与传统控制方法下输出电压谐波失真(total harmonic distortion,THD)和输出功率的对比曲线,以及两种方法下逆变器输出的电压波形及其频谱图,结果验证了该控制方法的可行性与优越性。     

基于重复控制的新型三相变换器研究

中间直流侧的电解电容是决定AC/DC/AC变换器使用寿命的关键,取消或减小该电容具有重大意义。针对整流级采用二极管不控整流桥、逆变级采用全控桥的拓扑结构,具体分析了整流级在SPWM调制方式下的工作模式。通过把三相输出电压划分为6个区间,并在每一个区间内根据SPWM的调制特点和三相负载电流的波形,得出了负载功率因数角与能量反馈(倒灌电流)的关系。在此基础上,通过对1个载波周期内直流侧电容上的充放电分析,给出了有倒灌电流时最小电容值的计算方法。取消或减小直流侧电容后,不控整流输出的直流电压是波动的,逆变级不能直接应用标准的SPWM。根据重复控制的原理,对重复控制可以消除输出电压中因直流电压波动而产生的低次谐波的机理进行了分析,分析结果表明应用重复控制可以使输出电压具有良好的波形。最后,应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

一种基于DDS的SPWM波形产生新算法研究

400Hz航空逆变电源要求输出电压波形总谐波含量小,稳压、稳频精度高.由此提出一种基于直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis,简称DDS)的SPWM波形产生新方法.利用该方法设计制造的航空逆变电源的输出电压波形谐波含量小,稳频精度高.根据一个DDS频率合成的数学模型,介绍了基于DDS理论在75F2413A单片机上实现SPWM波形的原理和方法.以及利用75F2413A的MCP模块生成SPWM波的简便性.通过9 kVA的样机试验证明了该方法的先进性.