电流型功率放大器保护电路设计

电流型功率放大器工作在高电压、大电流情况下,因此保护电路更为重要.分析了功率放大器中功率管容易损坏的情况,研制了避免功放损坏的电路.死区硬件产生电路可以防止因程序故障造成的死区时间减小而导致桥臂短路损坏;当出现上下桥臂同时导通的信号时,防误导通电路可以中止功率驱动芯片IR2110的信号输出;当出现干扰信号导致全桥电路同侧导通时,短路保护电路中止功率驱动芯片的输出,同时还具有过流保护的功能.经过实验验证,这些电路在实际应用中效果良好.     

3H桥开关次数均衡死区消除SVPWM

针对死区时间引起H桥拓扑各桥臂输出电压波形偏离给定参考电压的问题，根据一个开关周期内调制波与输出电流极性提出了具有12种导通状态的新型开关方式。基于新型开关方式提出了3H桥开关次数均匀分布死区消除SVPWM方案。以三相感应电机作为负载，推导出采用死区消除SVPWM后，在输出电流过零处工频与高频工作桥臂具有的天然死区时间。MCU输出各桥臂上下开关管相位互差180°SVPWM信号以及表征调制波与输出电流极性的电平信号，而后信号经FPGA处理后获得死区消除SVPWM信号。实验结果中给出了在相同参考电压下，采用死区消除SVPWM时输出电压最大偏离给定电压在1.3%左右，而采用有死区SVPWM时最大偏离给定电压在23%左右。由此可见，由MCU与FPGA相结合的数字系统能够很好地实现开关次数均衡死区消除SVPWM策略。     

并网逆变器馈网电流谐波抑制策略研究

为防止桥臂直通而设置的开关延时(死区)会引起并网逆变器桥臂输出电压偏差(死区效应),使馈网电流中含大量低次谐波。为此,提出一种双重功能正弦脉宽调制(SPWM)策略,该策略将设置开关延时和桥臂输出电压偏差抑制同时进行,从根本上解决了由开关延时引起的馈网电流波形畸变问题。仿真和实验结果表明,所提策略可有效抑制并网逆变器馈网电流的谐波含量,实现馈网电流的高功率因数运行。     

单相二极管箝位三电平逆变器死区时间补偿技术

针对调制过程中的死区时间导致逆变器输出电压和电流畸变、谐波含量增加等问题,提出一种简单可行的死区时间补偿策略。该策略在传统调制方法的"调制信号"与"死区时间处理"之间增加"死区时间补偿"。以单相二极管箝位三电平逆变器为对象,分析死区时间对桥臂输出电平的影响,根据桥臂电流方向选择延迟开关器件驱动信号的上升沿或下降沿来对死区时间进行合理补偿。相比于传统基于特定调制方式的死区时间补偿技术,该补偿策略简便易行并且与调制方式独立,能够灵活应用于各种不同的调制方式。在MATLAB/Simulink平台上建立仿真模型对该补偿策略进行仿真验证,并设计了基于可编程逻辑器件的死区时间补偿控制核心,搭建物理实验平台进行实验验证。仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

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...     

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。     

一种适用于GaN基电机驱动器的新型死区自适应控制方法EI北大核心CSCD

设置死区时间是为了防止桥臂电路上下管直通问题,保证电机驱动器的可靠性。氮化镓(gallium nitride,GaN)基电机驱动器对死区设置较为敏感,死区时间过长会导致GaN器件反向导通损耗过高及电机驱动器输出波形畸变,过短则会造成输出电容损耗及高电流尖峰。该文对第一及第二死区时间的影响进行分类讨论,分析得出两种死区时间的优化原则,并基于此提出一种新型死区自适应控制方法。这种方法无需添加额外硬件电路,可以在消除输出电容损耗及电流尖峰的同时减小反向导通损耗,提高效率,并有效降低电机驱动器负载电流的总谐波失真,提高电机运行稳定性。仿真和实验验证新型死区自适应控制方法的有效性,且其在重载及高开关频率状态下较传统死区设置方法具有明显优势。     

四桥臂变换器驱动开绕组永磁同步电机系统的死区效应分析与抑制

针对传统双逆变器驱动开绕组永磁同步电机系统的成本和复杂性高的问题,提出一种具有少开关特性的低成本四桥臂变换器驱动开绕组永磁电机的新型拓扑结构,在四桥臂变换器输出有效电压矢量和SVPWM策略分析的基础上,分析了系统中复用桥臂产生的非对称死区电压分布规律及其对相绕组电流畸变的影响,基于零序回路独立控制的方法设计了具有平均死区电压补偿的谐波电流抑制策略,将死区补偿后的开绕组永磁电机绕组电流总谐波含量抑制至5%左右,使得低成本的四桥臂变换器具有类似传统双逆变器驱动开绕组电机系统的输出特性,最后通过仿真和实验验证了所提死区分析和抑制策略的有效性。     

半周期电流滞环控制的二极管箝位型三电平半桥逆变器

传统的桥式电路在其控制策略中需要加入死区时间来避免直通问题,从而增大了桥臂电压谐波。本文针对应用广泛的单相二极管箝位型三电平半桥逆变器(Diode-Clamped Three-Level Half Bridge Inverter,DCTLHBI),采用一种半周期电流滞环控制模式,该方法在电流正负半个周期内分别只控制上、下桥臂开关管来实现三电平输出,在整个周期的控制中驱动信号不用加入死区时间,可以更好地减小桥臂输出电压的谐波含量,双环宽的滞环电流控制方法进一步提高了系统的稳定性及动态响应。本文详细分析了工作在该控制方法下的DCTLHBI工作原理及其无死区时间控制策略,仿真和实验结果验证了该控制方案的可行性。     

五桥臂逆变器驱动的双永磁同步电机系统占空比优化调制策略

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,提出一种适合该系统的占空比优化调制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析逆变器驱动信号占空比的取值范围;为满足不同情况下公共桥臂的控制要求,分别对5个桥臂的占空比进行合理优化。该策略在两电机解耦控制的同时,有效减少了两电机受零电压矢量控制的时间,扩展了系统的调速范围,从而能提高直流母线电压的利用率。仿真和实验结果验证了该调制策略的可行性和有效性。     

无死区控制在并联型有源电力滤波器中的应用

有源电力滤波器是一种新型的谐波及无功动态补偿装置。并联型有源电力滤波器主电路中功率开关管死区的存在对其补偿性能产生消极影响。根据双极性调制模式下单相并联型有源电力滤波器主电路的工作过程分析了死区效应对补偿性能的影响机理。讨论了无死区控制的可行性,提出将无死区控制应用到有源电力滤波器中,设计了无死区控制逻辑电路,从而避免死区电路的设计,在不增加成本的同时消除了死区效应对有源电力滤波器补偿性能的影响,并一定程度上延长了开关管的寿命,实验结果证明了所提方法的有效性。无死区控制策略可以推广到三相APF系统以及单极调制模式下的APF装置中,对今后APF的深入研究有一定的参考价值。     

三相PWM整流器的死区效应分析及补偿方法

在三相PWM整流器的功率管驱动信号中加入死区时间可防止电压直通,但这会对变换器的电压电流波形产生影响,称之为死区效应。为此,详细描述了死区时间内变换器的工作过程,提出了三相PWM整流器的死区电压效应和电流效应,并分别进行了定量分析。然后结合空间矢量调制策略,引入了死区效应空间矢量的概念,统一并从本质上解释了死区的两种效应。为了克服死区效应的不良影响,提出了两种补偿措施,并详细介绍了利用DSP的数字实现方法,这两种措施均不需要改变硬件电路,也不会增加控制器的复杂度和负担。最后,通过实验验证了理论分析的正确性和补偿措施的有效性,还指明了进一步研究的方向。     

新型近似无死区PWM逆变器开关控制方法及其特性分析

针对逆变器的死区补偿问题,研究了一种无电流传感器近似无死区逆变器开关控制方法.与传统逆变器死区补偿方法相比,该方法只需在逆变器输出电流正负跳变时加入固定的死区脉冲,大幅减少了死区脉冲个数,从而减小死区的影响.为了减小系统成本,采用简单的模拟电路来判别逆变器输出电流正负跳变时刻.深入分析了死区补偿方法的基波和低次谐波特性...     

逆变器脉宽调制中基于脉冲的死区补偿方法

逆变器PWM波形中由于死区时间的存在可能会导致电力电子器件的短路,最终影响输出波形并降低可靠性.虽然每一个死区时间都很短.但如果按周期计算的话,叠加起来的死区会对输出的PWM波形产生很大影响.提出了一种修正死区时间的方法,即基于脉冲的死区补偿方法(PBDTC).与其他方法相比,该方法需要的硬件和软件比较少,且成奉较低.该方法在分析单个脉冲死区时间的基础上,对每个单脉冲进行修正.将实验结果与其他方法进行了比较.证明该补偿方法较为完美.     

交流传动中减少死区影响的改进空间矢量调制方法

针对交流传动中逆变器存在死区时间和死区效应的情况，提出了一种减少死区影响的改进空间矢量PWM调制方案。     

LPWM控制的正交二相电磁搅拌电源

构建出正交二相绕组与直流电压中心相连接的电磁搅拌电源主回路.该电路采用IGBT的数量是二相分别采用桥式电路时的一半.以双极性SPWM调制方式为基础,提出了以输出电流的正负来开放封锁IGBT的逻辑脉宽调制( LPWM)方式,具有减少门极开关损耗,提高PWM开关频率,增加抗直通安全可靠性等优点.通过1-2变换构造出系统控制...     

Circulating current elimination scheme for parallel operation of common dc bus inverters

In this paper, a circulating current elimination scheme for common dc bus parallel inverter system is proposed. A dead-time elimination sinusoidal pulse width modulation (SPWM) is presented to overcome the circulating current caused by dead-time effects. The circulating current elimination scheme combines dead-time elimination SPWM and double loop control method, which is compose of an outer voltage loop and an inner current loop. Synchronizing the pulse width modulation (PWM) signals of each parallel unit, the instantaneous output PWM voltages of the parallel units can be kept the same, apart from the zero crossing of load current. The proposed scheme is easy to be implemented on the digital control board using digital signal processing (DSP) and field-programmable gate array (FPGA). Experimental results are depicted to demonstrate the validity and features of the proposed circulating current elimination scheme.     

级联型高压变频器死区效应分析

设计电压型PWM变频器时死区时间的设定会造成输出谐波增加、负载电动机转矩脉动，严重时甚至引起电动机震荡。针对电压胞级联型结构的高压变频器，通过理论推导和仿真分析，较为详细的探讨了其死区效应的特点和影响因素。研究证明，电压胞级联型高压变频器死区效应与电压胞个数无关，随频率调制比和死区时间的变化而同步变化，且总的看来死区的影响不很严重，但从高性能调速的角度，适当的死区补偿也是必要的。     

并联H桥DC/DC变换器软开关技术研究

与传统的Buck电路相比,基于H桥并联的DC/DC变换器可以实现电压的双极性输出和故障时的冗余控制,非常适合用于大功率电动机正反转控制的场合。分析了并联H桥型DC/DC变换器的结构组成和双脉宽调制(PWM)模式。为了降低双脉宽调制下H桥型DC/DC变换器的开通和关断损耗,对无源软开关技术进行了分析,重点探讨了RCD缓冲电路和最小应力缓冲电路之间的性能差异,指出最小应力软开关技术可以获得更好的软开关性能,并就将其用于双脉宽调制下的并联H桥DC/DC变换器进行了仿真研究。仿真结果表明:最小应力软开关技术用于双脉宽调制下并联H桥DC/DC变换器时,可以实现开关管的零电压开通和零电流关断。     

有源滤波器中逆变器的死区效应与补偿方法

为解决死区存在造成逆变器输出波形失真的问题,研究了有源滤波器中逆变器的死区效应及其补偿方法。因PWM控制技术产生谐波效率较高,幅值较小,波形接近正弦波,故被广泛采用在有源滤波器(APF)的控制中,但实际应用时,因死区存在使逆变器输出的补偿电流波形在幅值和相位上产生偏差。故提出了电流反馈型死区补偿方法,它有效地解决了死区给有源滤波系统带来的补偿效果降低问题。仿真证明了该方法的有效性。