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。     

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。     

多逆变器串联发电系统中的死区效应分析

针对多逆变器串联发电系统在载波移相SPWM调制方式下的死区效应进行研究。首先,推导了该发电系统在理想条件下的输出电压,利用等面积近似理论与傅里叶分析相结合的方法对该发电系统中的死区进行了建模;其次,将该发电系统死区电压与理想输出电压相叠加,分析了调制度、载波比变化时死区效应对该发电系统输出电压的影响,在此基础上提出了一种基于载波比变化时的死区补偿法;最后,利用Matlab/Simulink仿真,结果表明该死区效应分析方法有效,且所提死区补偿方法能够有效改善死区对多逆变器串联发电系统输出电压、电流的影响。     

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...     

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。     

一种新颖的在线自校正死区补偿策略

为解决正弦脉宽调制(SPWM)电压源逆变器在低频和轻载时死区效应所导致的相电压、相电流畸变和转矩脉动等问题,提出了一种新颖的在线自校正死区补偿策略。该策略考虑了死区时间、功率器件管压降、开通时间、关断时间等对逆变器输出电流的影响,而且对直流母线电压和载波频率的波动进行了自校正在线计算补偿。最后,对输出电流进行了死区补偿前和补偿后的对比试验,结果表明该方法具有较好的补偿效果。     

闭环SPWM逆变器死区效应分析

本文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逆变器闭环控制模型，研究了逆变桥臂死区时间对闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。分析结果表明，对于闭环SPWM逆变器，逆变器输出基波电压在空载时随着死区时间的增加而增加，其阻性负载时的外特性曲线是一条先下降后上升的曲线。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

SPWM逆变器死区影响分析

通过建立数学模型分析正弦脉宽调制(SPWM)逆变器死区对桥臂和输出电压基波和谐波含量的影响机理,首先在开环情况下分析死区对桥臂电压基波与低次谐波的影响;接着分析闭环情况下死区影响输出电压谐波含量的关系,提出在闭环情况下理论建模时将死区的影响等效为在桥臂电压上叠加了相应谐波频率次的误差电压的分析方法并证明其正确性,进一步提出闭环情况下由于死区引起的低次谐波的估算方法,并从参数设计的角度指出减小死区影响的方法.另外提出考虑死区对基波影响后的逆变器直流母线电压(调制比)优化选取方法.通过仿真和实验验证了以上结果的正确性,研究结果可用于指导SPWM逆变器的参数优化设计.     

载波移相SPWM开关频率的选取

载波移相正弦脉冲宽度调制(SPWM)应用于高压大容量链式多电平逆变器场合时,若载波频率太低,各载波初相位对输出电压相位影响较大,可能造成链式逆变器各单相桥榆出电压基波初相位存在明显差异,引起电容电压不平衡.推导了载波移相SPWM输出电压的数学表达式,分析了低开关频率下输出电压的谐波特性及其对逆变器运行的影响,提出应选择较高的载波频率.数字仿真和物理实验结果表明.在一相串联桥数大于4时,选择高于300 Hz的载波频率.可保证各桥输出电压初相位差异小于0.5°对电容电压的影响可忽略.     

闭环SPWM逆变器死区时间对输出基波电压的影响

针对瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器逆变桥臂控制信号死区时间造成输出谐波电压问题,建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器闭环控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。仿真和实验结果表明,对于采用瞬时输出电压反馈控制技术的SPWM逆变器,其输出电压在空载时随着死区时间的增加而增加,负载电流超过临界电流后其输出电压随死区时间增加而下降;其阻性负载时的外特性曲线是一条先下降后上升的曲线。     

三相SPWM逆变器的谐波分析及其抑制策略

对三相电压型SPWM逆变器输出电压和电流谐波及其产生规律进行了讨论,并提出了一种新的易于工程实现的谐波抑制策略,该方法通过正确选择载波频率和在正弦调制波上叠加-个三次波使之成为鞍形波,产生相应的SPWM波形来控制逆变器开关器件的通断从而改善输出波形.数学分析表明有利于降低输出电压THD(波形畸变系数)、改善谐波电流损耗和转矩特性,仿真结果证明了这些措施的有效性和实用性.     

大功率级联变频器中多路SPWM发生器的实现

采用载波相移SPWM技术原理,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的多路PWM脉冲发生器.该脉冲发生器应用于一个电压级联型变频器,可提供96路PWM脉冲输出,解决了级联变频器多路脉冲同步触发的问题.通过实验证明,FPGA输出的PWM脉冲送入级联变频器模块,输出的电压波形正弦度好,电平阶数符合设计,且修改参数简单,有效...     

Developing a novel sinusoidal pulse width modulation (SPWM) technique to eliminate side band harmonics

In this study, an enhanced SPWM modulation scheme is developed in order to minimize total harmonic ratio (THD) by eliminating the side band harmonics that are not paid attention in regular modulation schemes. Unlike the conventional SPWM, the developed modulation scheme considers the elimination of harmonics that are located at the carrier frequency and at the side bands of carrier frequencies. Therefore, the harmonic elimination feature of SPWM that eliminates the base harmonic orders but not considers the side band harmonics in frequency domain is improved with the developed analytical definition. The side band harmonic elimination feature of the proposed SPWM scheme eliminates higher order harmonics. The elimination of high-ordered attenuated harmonics decreases the harmonic contents seen in the THD spectrum. The simulation of inverter is carried out with Matlab/Simulink and experimental studies are performed utilizing TMS320F2812 DSP. The proposed SPWM schemes is tested according to various control strategies such as switching frequency (f_sw) and modulation index (m_i) terms by using a full bridge inverter. The analytical model improved to calculate and generate switching intervals is simultaneously operated in DSP instead of managing a look-up table. The experimental studies of the inverter verify that the developed SPWM modulation scheme mitigates the side band harmonics successfully. The higher order harmonics are eliminated and the THD ratios are decreased owing to proposed SPWM scheme.     

单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器研究

高频脉冲交流环节逆变器电路结构由高频逆变器、高频变压器、周波变换器构成。在不增加电路拓扑复杂性的前提下，如何解决高频脉冲交流环节逆变器固有的电压过冲现象和实现周波变换器的软换流，是这类逆变器的研究重点。单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器能够将输入直流电压先调制成双极性三态的电压波，然后再解调成单极性SPWM波，经输出滤波后得到正弦电压。周波变换器功率开关是在前极输出的双极性三态的电压波为零期间进行开关转换，从而实现了ZVS换流。该文深入分析研究了高频脉冲交流环节逆变器稳态原理特性与单极性移相控制策略。采用状态空间平均法建立了逆变器平均模型，获得了输出电压、滤波电感电流、共同导通时间、单极性SPWM波占空比等关键电路参数的设计准则和逆变器的外特性曲线。设计并研制了1kVA 270VDC/115V400HzAC原理样机，试验结果证实了理论分析的正确性。这类逆变器具有电路拓扑简洁、两级功率变换(DC/HFAC/LFAC)、双向功率流、周波变换器实现了ZVS换流、单极性SPWM波、输出电压波形质量高、负载能力强等优点，包括全桥全波式、全桥桥式两种电路，前者适用于低压输出逆变场合，后者适用于高压输出逆变场合。     

自然采样SPWM逆变电源的谐波分析及抑制策略

在借鉴国内外相关研究的基础上,对电太源型自然采样正弦脉宽调制（SPWM）逆变器输出电压、电流的谐波及其产生规律进行了较为详尽的分析,并从工程实际出发给出了3种谐波抑制策略：选择合适的载波频率,以消除低次和某些奇次谐波;精确实现先定的载波频率,以避免异步调制中出现的偶次谐波;注入适当的谐波分量,以在不加大输出谐波含量的情况下提高电压利用率。最后,把以上谐波抑制策略应用于35kVA客车空调逆变电源,并给出了实验结果。     

中频发电机用逆变器的移相控制策略及实现

将二重移相SPWM控制策略与数字式SPWM调制器相结合,研制了一种适用于便携式中频发电机的低成本、高性能逆变器.采用二重移相的SPWM逆变桥控制策略,在不改变主电路结构的基础上,通过软件设计实现了PWM逆变电路的二重化,从而提高了等效开关频率,降低了开关损耗,节约了成本并提高了效率.实验结果表明,所设计的逆变器与发电机配合使用良好,各项指标均满足要求,输出电压波形畸变小,目前已用于实际生产中.     

基于dsPIC30F1010高频正弦波逆变器的研究

在脉宽调制(PWM)逆变器中,输出变压器和交流滤波电感占体积重量的主要部分.为了减小输出变压器和交流滤波器的体积重量,提高逆变器的功率密度,高频化是主要发展方向之一.设计中利用具有DSP性能的高速芯片dsPIC30F1010,实现了载波频率为100kHz的高频三阶正弦波脉宽调制(SPWM)波形的调制,并针对dsPIC30F1010的输入捕捉功能、端口电平变化通知功能和高速A/D转换功能,设计并实现了参数采集电路和相关的反馈控制电路.据此搭建了500W的逆变器,采用环形变压器实现了电压的提升,实际运行情况良好,有着较好的输出电压波形,带负载时谐波含量THD最大仅为4.3%,最高效率可以达到92%.     

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%。     

级联型多电平逆变器的功率均衡控制策略

该文针对级联型多电平逆变器的几种调制方法，包括阶梯波调制法、特定谐波消除脉宽调制法和载波空间排列SPWM法，提出了一种新的功率均衡控制策略。该策略利用级联型多电平逆变器相电压冗余的特点，通过以1/4输出周期为单位互换各个H桥单元的输出电压波形，实现了各个H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。与现有的功率均衡策略相比，新的策略可以在一个输出周期内达到功率均衡，并具有控制简单，H桥单元功率波动小的优点，同时满足对效率和波形的要求。该文以三单元七电平级联型逆变器为例，对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证。