SPWM数字化自然采样法的理论及脉冲误差分析

根据SPWM数字化自然采样法的基本原理,借助图解分析方法,研究了三种误差源对SPWM输出脉冲误差的影响,得出脉冲误差宽度的解析表达式。等效的脉冲误差由采样周期T1、模数转换器位数n1和三角载波计数器计数周期T0三者共同作用而产生的。T1是产生脉冲误差的主要误差源。n1和T0对SPWM输出脉冲误差的影响可以忽略。分析结果表明,减小脉冲误差的主要途径是缩短T1和增大载波比B。基于FPGA的SPWM数字化自然采样法具有原理简单,实现容易,响应快精度高等优点。SPWM数字化自然采样法克服了微处理器实现的SPWM波形很难同时应用于高调制频率和高精度的多电平逆变器中的缺点。     

基于线性采样的SPWM研究与实现

提出了一种基于采样点一阶保持的线性外推正弦脉冲宽度调制(SPWM)新方法.详细论述了该方法的基本原理.给出了开关时刻的计算公式,并与传统的自然采样法和规则采样法进行比较,然后对该方法进行了仿真研究和实验验证.仿真和实验波形均表明,该线性采样法产生的SPWM波形谐波含量与采用自然采样法时相似,比采用规则采样法的谐波含量小.同时该方法和规则采样法一样易于数字化实现.     

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。     

二极管钳位型级联多电平逆变器新型SPWM研究

针对目前级联型多电平逆变器正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)数字化实现问题,分析常规载波调制SPWM算法的工作原理,提出了一种基于脉冲编码与轮换的多电平SPWM调制策略。通过对正弦调制波的提取变换,进行单载波"量化"调制,并采用脉冲编码与轮换控制技术,对"量化"后的信号进行脉冲编码和脉冲轮换,均衡各逆变单元的输出电压与输出功率,以及单元内部电容电压。仿真结果表明,与同相层叠载波SPWM调制策略相比,该调制具有更好的控制效果和更小的计算量;另外,控制算法的消耗资源对比分析表明,所提的控制算法较常规的SPWM算法更节省硬件资源。     

不对称规则采样法SPWM矩阵式变换器

通过对三相矩阵式AC-AC拓扑结构变换电路的分析,把AC-AC九开关式矩阵式变换器等效为虚拟“整流”和“逆变”2部分;分析了不对称规则采样法正弦脉冲宽度调制SPWM(Sine Pulse Width Modulation)波生成原理,并把不对称规则采样法SPWM调制应用于三相AC-AC矩阵式变换器。在理论上对这种变换电路推导出了各种条件下的开关组合、各开关组合的通断时序和通断时间计算公式。使用Matlab/Simulink对结论进行了仿真,证明了把不对称规则采样法SPWM调制应用于三相AC-AC矩阵式变换器是可行的,应用推导结论可根据需要在矩阵式变换器上生成相位、幅值、频率均可调的三相SPWM调制波。     

基于DDS的SPWM自然采样法硬件实现

提出了一种正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,简称SPWM)自然采样法的全数字硬件实现方案.它利用直接数字合成(Direct Digital Synthesis,简称DDS)技术,产生频率稳定的三角载波和正弦调制波,经高速模拟比较器比较,其输出状态在波形交点时刻自动翻转,从而控制相应的开关器件通断,完全避免了实时计算.以三相SPWM调制电路为例,详细介绍了方案的实现原理及软硬件设计.实测结果表明了该方案的有效性.整个系统以高速微控制器为核心,可方便地实现输出频率和载波比的在线调整,采用不同外围电路,即可实现多种类型的PWM电路控制.     

DCM单桥臂集成Boost逆变器用PFM+SPWM混合调制策略EI北大核心CSCD

传统脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)+正弦脉冲宽度调制(sinusoidal PWM,SPWM)混合调制下,电流断续模式单桥臂集成Boost逆变器在负载功率大范围变化时会产生过调制问题,导致输出波形畸变。采用恒定占空比且变输出功率的改进混合调制策略可避免上述问题,但无法应用于独立逆变、光伏并网等场合。为此,文章提出一种脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)+SPWM混合调制策略,使升压桥臂工作在PFM方式,逆变桥臂工作在SPWM方式。该调制策略不改变输出功率和升压桥臂的占空比,通过变频控制实现直流母线电压调节,可以避免负载大范围变化时输出波形产生畸变,且可以应用于输出功率不可调的场合,具有更强实用性。所提混合调制策略的可行性通过一台500W的原理样机得到仿真和实验验证。     

正弦脉宽调制技术开关时间点精度分析

自然采样法产生的SPWM脉冲效果最接近正弦波,但工程中不利于实时控制,在实际中常采用的规则采样法精度不够高。基于正弦脉宽调制技术,在规则采样的基础上准确推导了切线法和割线法的开关时间点计算公式。对开关开通和关断时刻的精度进行分析,并对各开关时间点进行了比较,公式得出的数据表明利用切线法和割线法产生的SPWM脉冲最接近于自然采样法产生的脉冲,开关时间点误差小于规则采样法。利用Matlab软件进行仿真,验证了其谐波含量小于规则采样法。     

三相SPWM调制时的谐波相序及“零序”谐波流动

对于三相逆变电路中广泛采用的共用一个载波的三相正弦脉冲宽度调制(SPWM),当载波比不是3的整数倍数时,会出现"零序"(3k次)谐波电流的流动。"零序"谐波具有对称性,其相序有可能为正,也有可能为负,且传统概念上谐波的正序变为了负序,而谐波的负序变为了正序。这些现象对于三相系统的正常运行将带来不利影响。为此,对共用一个载波的三相SPWM调制在不同载波比时的谐波相序特性及"零序"(3k次)谐波电流流动现象进行了深入分析,为三相SPWM的调制方法应用提供了依据。理论、仿真和实验验证了分析方法和结论的正确性。     

三电平NPC变流器虚拟空间矢量调制策略与载波调制策略的内在关系研究

分析了虚拟空间矢量调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)策略的基本原理,推导了三电平VSVPWM策略与单相双调制波三电平正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略的内在联系,建立了两者间的调制波等效关系。应用调制波等效关系分析了VSVPWM策略的输出电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、直流电压利用率和关器件损耗。后,提出了基于调制波等效关系的三电平VSVPWM快速实现方案。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

四桥臂逆变器SPWM和SVPWM的归一化研究

针对四桥臂逆变器常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)需进行坐标变换的问题,对四桥臂逆变器的SVPWM和正弦脉宽调制(SPWM)两种调制技术进行了分析,给出了一种快速数字化三维(3D)SVPWM算法,无需坐标变换,节约了计算时间;证明了常规3D-SPWM改进后,与3D-SVP-WM完全等效,两者是归一化的,而且本质上均为逆变器最优跟踪控制方程的解,可获得最大直流电压利用率。SVPWM比SPWM算法更简单,是工程应用的首选。给出了详细的仿真结果,在一台四桥臂样机上验证了结论的正确性。     

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.     

基于DSP生成正弦脉冲宽度调制在逆变电源中的研究

提出了一种在数字信号处理器TMS320F2812上生成正弦脉冲宽度调制（SPWM）波的方法,为实现逆变电源的全数字控制提供了有效途径。对SPWM波形生成原理和软件设计方法进行了分析,提出了相应的方案,并且对其进行了实验验证。实验结果可以满足实际需要,在逆变电源中得到广泛的应用。     

正弦脉宽调制波通用谐波计算与分析方法

针对采样型正弦脉宽调制(SPWM)技术中几种传统实现方法各有优缺点的问题,特别是在谐波含量这一重要指标上的比较,提出了一种谐波通用计算与分析方法,可作为SPWM新技术研究的辅助工具。基于MATLAB数值计算和傅里叶级数,以不对称规则采样法SPWM波的生成及其谐波计算为例,详细分析了脉宽调制(PWM)波的各次谐波和总谐波系数(THD)的计算过程。通过该方法计算对称规则采样法与不对称规则采样法SPWM波的THD值,比较结果验证了该方法的可行性。同时通过以占空比为30%的方波的谐波计算,证明了该方法的通用性。     

一种级联型大功率逆变电源的控制方法研究

分析了多单元串联大功率逆变电源的控制原理 ,提出了单个功率单元的二重化控制技术与水平移相式PWM技术相结合的控制方法 ,同时 ,对所研究的控制方法进行了仿真 ,并通过硬件实验进一步验证了控制原理及仿真结果的正确性     

二极管箝位型多电平逆变器全范围电容电压平衡的PWM调制方法

电容电压偏移是二极管箝位型多电平逆变器的主要缺点。空间矢量调制和正弦载波调制方法,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。该文首先建立含电容电压的二极管箝位型三电平逆变器的脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)模型,提出一种新的调制方法,只需满足三相电流之和为零,该方法在任意调制度和功率因数下都能确保电容电位的平衡。并对算法累积误差进行修正。实验结果表明,这种方法较以前的解决方案能更好地平衡电容电压。最后将算法拓展到二极管箝位型任意电平数逆变器的调制中。     

多单元串联多电平逆变电源的控制方法研究

分析了多单元串联大功率逆变电源的控制原理；提出了单个功率单元的二重化控制技术与水平移相式PWM技术相结合的控制方法，从而大大降低了开关损耗，改善了输出波形，减小了输出电压的谐波畸变率；同时，对所研究的控制方法进行了仿真，并通过硬件实验进一步验证了控制原理及仿真结果的正确性。