感应耦合电能传输系统的移相与脉冲密度混合电压调控策略

针对感应式无线电能传输系统中高频逆变器效率和负载电压无级调节的两个关键问题,提出一种移相脉宽调制(PSPWM)和脉冲密度调制(PDM)兼用的混合调制方法,其中,变流器主频率一定、开关处于电压软开关状态,有选择地对PDM中某一脉冲实施移相处理,并利用脉冲密度数和移相角大小调节输出电压和功率,实现变流器的高效率运行和输出电压平滑稳定调节。通过实验,对上述PDM和PSPWM与所提出的混合调制方式的负载输出电压平滑性与逆变器效率进行了对比分析,所提出的混合调制方式在实现无级调压的情况下纹波系数较PDM减少了9%、逆变器的损耗相对于PSPWM减小了5%~20%。     

感应加热电源PDM波形的频率谱分析

脉冲密度调制(PDM)技术可用于调节感应加热电源的输出功率,其主要优点在于能够保证感应加热电源逆变器开关器件始终工作在零电压或零电流开关状态,然而PDM控制的负载电流波形含有多种谐波,分析了各种PDM波形的频率谱,得出了调制比D、负载的时间常数t和PDM序列长度T与PDM波形频率谱的关系。分析表明均匀脉冲密度调制技术控制脉冲序列对称性良好,产生的谐波最少。     

感应加热电源PDM-PSM复合功率控制策略研究

提出了一种负载串联谐振感应加热电源的脉冲密度-移相复合调制(Pulse Density Modulation-Phase Shift Mmodulation,简称PDM-PSM)功率控制策略,逆变器承担逆变和功率调节两个任务,并始终工作在负载谐振状态,开关管工作在零电流或零电压开关状态.采用该控制策略的逆变器,功率调节范围宽,与采用脉冲密度调制的逆变器相比,具有输出电流平稳、电流连续、功率调节连续等优点;与单独采用移相控制的逆变器相比,具有移相角小,输出电流基本无畸变等优点.     

基于CPDM功率控制高频谐振电源的研究

提出一种基于复合脉冲密度(Composite Pulse—Density—Modulation)功率控制的新型高频谐振电源．对逆变器进行复合脉冲密度控制，逆变器具有逆变和功率调节两个功能，并且始终工作在串联谐振状态，功率开关器件零电压(ZVS)开通，零电流(ZCS)关断。比单纯的PDM功率控制方式具有更高的功率控制精度，轻载情况下电流可保持连续，且正弦波形畸变小，谐波分量小。     

脉冲均匀调制功率控制串联谐振式逆变器

提出一种脉冲均匀调制功率控制串联谐振式DC/AC逆变器,对其开关进行了均匀对称间隙控制。逆变器承担逆变和功率调节两项任务,并始终工作在负载谐振状态,开关管工作在近零电流开通和关断(ZCS)状态。与脉冲密度调制(PDM)功率控制DC/AC逆变换器相比,具有输出电流平稳,控制脉冲分布均匀、电流连续等优点,即使在轻载情况下,也能使逆变器输出电流波动变小。     

PDM功率控制在20 kW感应透热设备中应用

脉冲密度调节(PDM)可以用来驱动谐振功率逆变器,并且性能要优于脉冲宽度调节。其主要优点为在调节负载功率的同时能保证逆变器开关器件始终工作在零电压和零电流开关状态。PDM应用于谐振功率逆变器能使整个运行过程都具有较高的功率因数和较低的谐波畸变率。然而,在PDM下,逆变器的输出功率响应往往是离散和非线性的,这就要求找出一种控制策略能够实现可靠的负载功率调节。在此针对PDM谐振逆变器提出了一种功率控制的实现方法。一个预期算法和滞环控制组合的闭环反馈策略被用来获得一个精确的负载功率调节。实验结果表明,精确的功率调节能够在较大的功率范围内实现。     

一种PWM结合移相控制的低开关频率逆变器

阶梯波合成逆变器具有开关频率低和输出电压波形质量好等优点,但输出电压调节困难,限制了其应用场合,且由于其移相变压器设计和加工复杂性,通道数一般在4以下,这使得输出电压波形质量难以进一步提高。提出一种脉宽调制(pulse width modulation,PWM)和移相控制相结合的低开关频率逆变器,采用多组结构相同的阶梯波合成逆变器,错相叠加每组逆变器PWM波形,使输出电压谐波达到接近无谐波程度。实验表明,所提出的逆变器具有良好的输出特性和调节性能,在大功率变流场合具有很好的应用价值。     

一种单相H桥电压型逆变器三电平滞环电流跟踪控制方法

提出了一种单相 H 桥电压型逆变器三电平滞环电流跟踪控制方法。该控制方法具有载波移相PWM调制效果以及无死区效应的特点。在稳态条件下,误差电流被严格限制在内环中。当指令电流发生突变并且达到外环的上或下阈值时,逆变器输出最高或最低电平以使误差电流以最快速度趋近于0。与传统的三电平滞环电流控制方法相比,该控制方法能进一步改善逆变器输出电流的波形。通过仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

双Buck半桥逆变器混合PWM控制策略

本文研究一种双Buck半桥逆变器的混合PWM控制策略。该PWM控制策略使逆变器工作在半周期调制,通过判断电感的工作状态来确定电路的控制模式。在电感电流连续模式(CCM)时逆变器采用电压电流双环控制。而在电感电流断续模式(DCM)时,通过分析出电感电流断续工作时的占空比和连续工作时占空比的映射关系,使得逆变器在线性连续工作区和强非线性的断续工作区均能良好地跟踪给定值,减小了双Buck半桥逆变器在半周期脉宽调制下的波形畸变问题。     

基于耦合电感并联逆变器的PMSM矢量控制

当两个或多个逆变器并联运行时,由于功率器件、杂散电感、冷却条件等条件不同,负载电流不能平均分配到各逆变器且逆变器间会产生环流.针对上述问题,提出通过耦合电感将逆变器并联,使用统一调制波并且对载波移相提出合理的移相策略.分析表明均流电感耦合可减小体积重量,使组合逆变器可输出中间电平;载波移相使两逆变器交错工作,在不提高器件开关频率的前提下提高了输出的斩波频率,可有效改善电机的电流波形;以统一调制波与载波进行运算发波,保证不同逆变器输出电压相等,有效消除逆变器间的环流.搭建了基于耦合电感的载波移相电机驱动器实验平台,证明了上述策略的可行性与有效性.     

LLC谐振高频逆变器新型移相控制研究

针对在LLC谐振负载情况下,传统的移相控制方式在对逆变器进行移相调功时,移相臂的软开关较难以实现,从而会带来较大的开关损耗问题,在此提出采用恒频不对称电压消除法(AVC)的移相控制方式来进行调功,可使高频逆变器所有开关管都工作在零电压开关(ZVS)方式下,且最小开关频率大大降低,减少了开关损耗,提高了逆变器的效率。仿真和实验结果证明了该控制方式的可行性和可靠性。     

单相五电平逆变器的多载波PWM方法分析

针对单相五电平级联逆变器,对不同的多载波PWM方法进行分析。采用载波移相(PS)PWM方式时,其输出波形中含有幅值较大的高次谐波,而载波垂直分布(CD)PWM方式不存在这些问题,但是CDPWM调制方式的低次谐波比较大。与CDPWM调制方式相比,采用PSPWM调制方式所产生的低次谐波分量非常小。结合2种PWM调制方式各自的优点,提出一种混合多载波PWM方法。通过对典型的五电平PWM单相逆变电路的Matlab仿真计算,证明了混合多载波PWM法输出波形中的高次谐波含量小,低次谐波分量介于PSPWM调制方式和CDPWM调制方式之间,总的谐波畸变率最小。因此,对于单相的五电平逆变器而言,混合调制方式为最优。     

一种全桥负载串联谐振逆变器谐振频率跟踪和输出功率控制方法

针对全桥负载串联谐振逆变器的谐振频率跟踪和输出功率调节问题,分析了全桥负载串联谐振逆变器6种工作状态下负载阻抗角、移相角和直流母线电流的关系,给出了直流母线电流极性平均值与逆变器工作频率、移相角、电路参数的关系式和逆变器输出功率表达式,提出了基于直流母线电流极性平均值u的频率跟踪及功率控制方法。由于移相角等于零时u最大值U对应于谐振频率,用U作为参考信号,u作为反馈信号,得到逆变器谐振工作频率,周期性使移相角为零,实现了谐振频率跟踪;由于逆变器工作于谐振频率时,输出功率只与移相角有关,所以用给定功率P*作为参考信号,输出平均功率P作为反馈信号,得到逆变器的移相角,实现逆变器的输出功率控制。仿真和实验结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于模糊逻辑PDM串联谐振逆变器功率控制

脉宽密度调制(PDM )功率控制串联谐振式高频逆变器在实现逆变的同时能够进行输出功率的调节,与传统的串联谐振逆变器相比,采用直流斩波调节功率的PDM 具有功耗小,成本低,电路结构简单等优点。PDM 的功率控制是以由若干个单位周期构成的控制周期为时间单位进行控制的,不同的控制精度和控制频率引起功率控制纯滞后时间发生变化,采用一般的PID 控制方法难以适应这种控制要求。提出一种基于模糊逻辑的控制方法,以TM S320LF2407A 为控制中心,有效地克服了PDM 串联谐振逆变器功率控制过程中控制周期的改变对控制器参数的影响,设计并搭建了实验装置。其实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

带多频段采样观测器的单相逆变器控制

在单相逆变器控制系统中,当逆变器带非线性负载时,输出电压波形会出现畸变,存在幅值和相角误差。为解决上述问题,提出一种基于电流观测器的单相逆变器控制策略。首先应用傅里叶变换提取逆变器输出的基波电压,然后通过幅相分解,将逆变器输出电压等效变换为电压幅值与相角,最后应用PI控制器控制逆变器输出电压波形为正弦波。控制系统实现时,采用前馈控制方法,来抑制谐波,提高逆变器输出波形质量。为解决因采样频率低而带来的逆变器输出电流估算精度下降的问题,在前馈控制时,采用多频段采样法来对电流谐波进行估算,从而提高了前馈控制的精度,进一步提高了逆变器输出波形质量。仿真和实验结果表明了该控制策略的正确性和实用性。     

载波移相逆变器并联系统环流分析与抑制

针对超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)对等离子体位移快控电源输出大电流和快速响应的要求,快控电源采用基于载波移相调制技术的多组逆变器并联运行。载波移相调制技术提高了整个系统的等效开关频率,改善了输出波形质量,但也引起了并联逆变器间的环流。采用电流闭环反馈控制策略,大大增加了逆变器等效输出阻抗,有效提高了对环流的抑制能力。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。     

一种模块化48脉冲大功率PWM逆变器

多脉冲逆变器通过移相变压器原副边移相角度的精确设计,可以在工频开关方式下,实现交流侧阶梯波输出,经过滤波得到高质量的正弦波形,但工频开关方式使其输出调压困难,而且随着脉冲数的提高,逆变器连接的变压器结构复杂,多个绕组之间的匝比难以兼顾,因此实际应用中多脉冲逆变器的通道数多在4以下。提出一种只有两个规格移相变压器结构的模块化48脉冲大功率PWM逆变器,该逆变器具有8个通道的三相逆变器和对应移相变压器组成,且每个三相逆变器采用低频PWM调制策略,实现输出电压调节。构建了一台8通道48脉冲的PWM逆变器样机,在各种运行状态下的输出波形以及相关测试数据验证了所提出的模块化多脉冲逆变器在输出波形、开关频率以及输出调节特性等方面的优势。     

一种新型四象限级联型多电平逆变器拓扑

传统级联型多电平逆变器无法实现能量双向流动.提出一种可四象限运行的新型级联型多电平逆变器拓扑.将PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,进而实现了级联型逆变器的四象限运行.提出一种限频式电流滞环控制方法,以获得优良的输入电流控制特性;将载波移相SPWM技术引入到级联型逆变器,有效减小了输出电压电流谐波.对单相三单元逆变器拓扑进行了实验验证.所提出的逆变器拓扑具有输入电流波形近似正弦,无需移相变压器,自动实现能量的双向流动等优点.仿真和实验结果证明了该拓扑的正确性和可行性.     

级联型多电平逆变器准单极性控制策略

级联型多电平逆变器采用低压H桥串联实现高压输出,其良好的输出电压与电流波形,使其在中高压变频器中逐渐得到广泛的运用.而对级联多电平逆变器的控制均采用双极性多重载波水平移相控制,需要实时计算多重载波与调制波比较产生的多路PWM波,所以主控制器工作量较大,且容易产生较大的计算误差.提出了"准单极性"多重载波水平移相控制,载波仅为正极性,且有一半周期为零电平,其可大大降低主控制器工作量与减小计算误差,实验结果证明了其较双极性多重载波水平移相控制具有更好的输出电压波形和启动性能,其在级联型多电平逆变器中不失为一种有效的控制方法.     

电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制

为寻求更适合的级联型逆变器的调制方法,研究了电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制。该法采用与单极性正弦脉宽调制(简称SPWM调制)相似的单极性电流滞环控制,控制脉冲产生简单。电流滞环控制时采用动态调整滞环宽度实现开关频率恒定,可用类似相移SPWM脉冲产生方式来实现电流滞环控制时H桥级联型逆变器一相多H桥移相控制脉冲的产生;电流滞环控制的级联型逆变器按转子磁场定向矢量系统采用转子闭环,磁甸开环控制。最后仿真与实验结果验证了所提方法正确,逆变器转速外环跟踪性快速,矢量系统动静态性能良好。