基于加权平均采样的单极性倍频调制策略研究

针对对称规则采样引起非期望载波谐波,非对称规则采样增加控制器计算负担等问题,提出了一种加权平均采样脉冲宽度调制(PWM)策略.通过对调制信号进行重构,利用双重傅里叶变换建立了精确谐波解析表达式,并分析了不同加权系数对逆变器输出谐波性能的影响,详细阐述了该单极性倍频调制策略的应用优势及其具体实现方法.实验结果表明,所提出的调制策略可有效抑制单极性倍频调制输出的奇数倍次载波谐波,且算法简单易于实现,降低了系统对控制器的实时性要求.     

线性组合采样法SPWM新技术

针对不对称规则采样法PWM采样次数多、占用微处理器资源大的问题,提出了一种线性组合采样的新方法。该方法通过对三角载波顶点位置的调制波采样的线性组合获得载波周期内的另一采样值,使采样次数比不对称规则采样法减少一半。谐波计算结果表明新方法的PWM电压THD指标达到了不对称规则采样法PWM相同水平,并保持电压基波分量与调制度之间的线性关系。新方法的PWM算法简单,适于采用微处理器或DSP实时、在线计算。仿真结果证实了新方法的有效性。     

不对称电压空间矢量PWM的研究与仿真

典型的电压空间矢量PWM (VSVPWM )本质上是一种在调制波中加入了零序分量的对称规则采样PWM ,而仿真结果表明 ,在较低的开关频率范围内对称规则采样PWM的总谐波畸变率明显高于不对称规则采样PWM。本文把不对称规则采样PWM与电压空间矢量PWM相结合 ,提出了一种改进的VSVPWM———不对称VSVPWM (AVSVPWM )。仿真结果表明 ,AVSVP WM的总谐波畸变率低于典型VSVPWM ,而基波含量高于典型VSVPWM ,开关频率较低时效果尤为明显。并且AVSVPWM能适用于更低的开关频率。     

数字SPWM方法对系统延时的影响

首先定量分析了对称规则采样和不对称规则采样正弦脉宽调制(SPWM)方法引入的延时,然后介绍了3种改进的SPWM方法:改进的不对称规则采样法、多次采样固定更新法和多次采样立即更新法,并对每种方法引入的延时进行了分析。最后,采用DSP和现场可编程门阵列(FPGA),以同一个正弦信号为参考,同时生成了5种方法的SPWM波形,得到了各个波形基波分量与参考信号的相位差。从相位差可得到各种方法相对于参考信号的延时,与理论分析相一致,证明了所提的3种改进的SPWM方法可以有效地减小延时。     

FPGA实现的改进不对称规则采样PWM脉冲发生器

大功率逆变器尤其是大功率中频逆变器的开关频率低,采用传统的规则采样脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)方法,会引入较大的延时,增加系统控制的难度。为减少SPWM数字延时,提出一种改进的不对称规则采样PWM方法,可以减小数字PWM延时。以两级级联H桥逆变器为例,对不对称规则采样和改进不对称规则采样引入的延时进行了分析。介绍了基于DSP和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的改进不对称规则采样PWM脉冲产生方法。最后以同一个400 Hz正弦信号为参考,同时生成了两种方法的PWM脉冲波形,得到了各波形基波分量与参考信号的相位差,实验结果验证了所提方法减小延时的有效性。     

四象限变流器的非对称规则采样PWM调制器

讨论了一种ＰＷＭ的非对称规则采样原理,给出宜在线运算的简便算法。提出了以ＥＰＲＯＭ作可编程这理器,采用硬件实现四象限变流ＰＷＭ调制方法。实验结果证实了该方案的快速响应特性。     

基于dsPIC30F的数字式交流异步电动机变频调速系统设计

介绍了基于数字信号控制器dsPIC30F实现的交流异步电动机变频调速系统,结合对称规则采样法和不对称规则采样法的优点,提出了顶点采样不对称规则法来实现SPWM,该方法具有不对称规则采样法失真少和对称规则采样法采样次数少的特点,实验波形好。该设计方案已与厂方合作,运用于轨道交通的相关项目中。     

一种基于FPGA的多电平变流器脉冲生成方法

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)及不对称规则采样的级联H桥型变流器触发脉冲的快速生成方法。详细分析了基于不对称规则采样的载波相移SPWM(CPS-SPWM)触发脉冲的快速生成原理,重点介绍了基于FPGA的CPS-SPWM触发脉冲快速生成的实现方法。理论分析和实验结果表明,在既没有增加采样频率,又没有增加计算量的情况下,相对基于对称规则采样的CPS-SPWM脉冲生成方法,该方法具有较快的生成速度,并可广泛应用于DSTATCOM等高压级联H桥多电平变流器触发脉冲的快速生成。     

基于DSP2812的双频率SPWM波的设计

以高性能数字信号处理芯片TMS320F2812为核心,设计生成了基于对称规则采样算法的SPWM波形,通过DSP的TOP2812开发板上的两个按键来产生两个不同频率的SPWM波。首先分析了对称规则采样法原理,接着设计了基于TMS320F2812芯片的软件设计流程,并简单设计了一个滤波器来测量SPWM波的频率,最后在示波器上分别显示了SPWM波、死区时间波形以及通过滤波器后的正弦波。实验结果表明,通过开发板上的按键可以很好地控制双频率SPWM波的产生。     

不对称规则采样CPS-PWM的基波近似模型及其频率特性

中压多电平换流器常采用模块化结构,可应用于交/直流配电网。配电网电压较低,换流器子模块数较少,因此常采用载波移相脉宽调制(CPS-PWM)提升等效开关频率。建立CPS-PWM模型是换流器系统级建模的基础之一。调制环节非线性,因此常分析其基波。现有CPS-PWM基波近似模型以桥臂等效开关频率为准,在不对称规则采样下模型延时偏低、误差较大。以子模块为基础,通过子模块输出叠加建立了零阶保持器(ZOH)经纯延时近似、不近似以及纯延时环节经Padé近似的3种形式CPS-PWM基波近似模型,更准确地反映了CPS-PWM的频率特性。仿真研究验证了理论分析的正确性。     

载波相移SPWM级联H型变流器及其在有源电力滤波器中的应用

提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合。这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,具有结构简单、传输频带宽、动态响应好等优点。文中将这种变流器用在有源电力滤波器这样大功率场合,在并联有源电力滤波器系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势可以得到充分的发挥;而载波相移PWM技术良好的谐波传输特性也可以得到良好的利用。仿真和实验结果表明基于CPS-SPWM技术级联 H桥型多电平变流器的SAPF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,具有良好的工业应用前景。     

基于级联STATCOM的CPS-SPWM脉冲相移技术

载波移相SPWM(CPS-SPWM)技术作为级联H桥静止无功补偿器(STATCOM)最常用的调制方法,对级联H桥STATCOM输出电压精度、实时性等性能有着重要的影响。通过分析对比CPS-SPWM技术的三种脉冲生成方法—自然采样法、对称规则采样法以及不对称规则采样法,提出基于不对称规则采样的CPS-SPWM脉冲相移技术,以解决传统CPS-SPWM技术在级联H桥数较多时DSP控制复杂、FPGA硬件资源不足等问题。与传统CPS-SPWM技术的仿真对比表明,当级联H桥数目较多时,所设计方法能够在保证STATCOM输出特性的基础上,有效减少硬件资源,简化了电路设计,更便于工程应用。     

基于DSP控制器下的有源电力滤波器

在理论分析和仿真研究的基础上,本文设计并完成了基于CPS-SPWM技术级联H桥型多电平变流器的并联型有源电力滤波器SAPF系统样机,并进行了系统实验,给出了实验结果。实验结果表明基于CPS-SPWM技术级联H桥型多电平变流器的SAPF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,具有良好的工业应用前景。     

基于DSP单相PWM控制的五电平逆变器

多电平逆变器以其输出谐波小,功率容量大,电磁兼容性好等特性而倍受重视.提出了单相五电平逆变器拓扑结构和控制策略,利用DSP TMS320LF2407的硬件资源,实现了SPWM规则采样,采用三角载波POD消谐波PWM调制策略得到五电平脉冲输出波形.结果证明,基于DSP单相PWM控制的五电平逆变器有效减少了谐波含量,改善了输出波形的动态性能和稳态性能,提高了输出电能质量.     

不对称正弦波逆变电源的过零失真现象

运用SPWM控制技术研制了一台用于微弧氧化工艺研究的不对称正弦波逆变电源,针对输出波形中存在的过零失真现象,详细分析了调制波的抬升电压、死区时间以及电感续流对输出波形过零失真造成的影响,并给出了相应的抑制措施.实验结果表明,应用这些措施后有效地抑制了输出波形的过零失真,使输出波形十分接近理想波形.     

小容量变频器三电阻采样电流合成方法实现

针对门机控制系统小容量变频器电流检测环节,提出了一种逆变器下桥臂串联电阻采样合成电流的方案。基于SPWM控制方式,在MATLAB/Simulink软件平台和以TMS320F2812DSP为控制器的实验装置上,对三电阻采样合成电流方法进行了仿真实验,实验结果验证了这种方法的正确性和可行性。可以降低成本,减小体积,检测的电流不存在谐波,具有很好的应用前景。     

基于补偿函数的SPWM矩阵变换器控制策略

应用矩阵变换器的交直交等效模型,在其交直和直交2个虚拟环节上,分别采用不控整流和SPWM2种简单易实现的调制方式。在三相输入电压对称或非对称的情况下,虚拟整流环节输出的是直流波动电压,为消除此直流波动电压对虚拟逆变环节SPWM调制输出的电压、电流波形的影响,利用开关函数概念推导了对SPWM的调制波进行补偿的补偿函数。其原理是通过向调制波中注入反极性的、幅值随直流波动电压瞬时值变化的正弦波来消除输出电压中的低次谐波。该方法同样适用于输入电压非对称的情况,而且其硬件实现电路简单。应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果表明在输入电压对称或非对称的情况下都能获得良好的输出电压波形,验证了所提控制算法的正确性。     

异步电动机调速控制系统设计

运用正弦脉宽调制(SPWM)技术,以数字信号处理器(DSP)芯片TMS320LF2407为核心,辅以智能功率模块IPM和其它外部器件,设计了一种通用异步电动机变频调速系统。详细介绍了系统的硬件设计,给出了硬件的设计方案。软件控制程序主要由主程序和SPWM中断服务程序组成。实验结果表明:该实验装置结构简单,控制精度高,输出电流谐波失真小,有较强的实时性。     

SPWM逆变器死区效应的研究

在SPWM逆变器中,为防止同一桥臂上的上下两个器件发生直通现象,必须注入若干微秒的死区时间。死区会导致逆变器的波形畸变,即死区效应,如输出基波电压降低、谐波成分增大等,这种效应随着调制频率的增大而增加,其结果是影响了高速开关器件的有效利用,降低了SPWM调速系统的动、静态性能,增大了低次谐波的抑制难度。文章对不同使用条件下死区时间引起的输出电压基波、低次谐波的变化规律进行了系统分析,建立了定量计算的数学模型,给出了仿真曲线,并以实验结果作了验证。所得结论对于SPWM逆变器的设计具有一定的参考作用。