一种基于优化SPWM的过调制新方法

优化正弦脉宽调制(SPWM)是一种基于载波比较的三相电压型逆变器调制方法。首先采用傅里叶级数分析了优化SPWM的基波指数与调制度的函数关系,然后提出该优化SPWM过调制策略并分析算法所引入的总谐波畸变率(THD),给出了含过调制功能的优化SPWM算法程序流程图。最后,采用一款ARM Cortex-M3内核的微处理单元(MCU)进行实验,结果表明该过调制方法引入的谐波较少,能充分利用逆变器的直流母线电压。     

单相电压型逆变器SPWM模式的研究

对几种常用的单相SPWM控制模式的谐波特性进行了研究。通过将逆变器输出的单、双极性的SPWM脉冲波，以载波频率ωS为基准分解为傅立叶-贝塞尔级数，得到了谐波分布清晰直观的解析结果。该结果具有一般性，适合于同步和异步两种调制方式。由Matlab仿真给出了频谱图。并进行了比较，指出了优选的调制方式，对于工程应用有一定的参考价值。     

一种新颖的组合变流器载波相移SVM技术

在变流器相移SPWM技术基础上，提出了载波相移空间矢量调制(CPS-SVM)技术，并给出了具体的实现方法。这种技术能够在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的效果，通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率而不是简单地将谐波向高次推移，因而具有良好的谐波特性。与载波相移SPWM技术相比，CPS-SVM技术具有电压利用率击、开关频率低、易于数字实现等优点。以上分析通过仿真验证。     

级联型大功率逆变电源数字化实验系统的研制

以多单元串联的拓扑结构为基础，以优化谐波为目的，推导出了针对多单元串联的水平移相式SPWM调制技术，同时以数字信号处理器(DSP)与复杂可编程逻辑器件(CPLD)为基础，提出了一种水平移相式SPWM调制数字化算法，解决了在多单元串联系统中各个三角载波相位的精确锁定这一最为关键的问题。仿真与实验结果证明了所提方法的正确性。同时，该系统具有A／D、开关量输入／输出功能，为验证各种数字化控制策略及调制方法提供了良好的实验平台，为移相式SPWM理论的应用提供了实验依据。     

基于DSP的变频器载波比平稳切换方法研究

在三相SPWM变频器中,一般采用分段同步调制模式实现变频控制,当进行载波比切换时,变频器的输出电压可能发生突变。通过对载波比切换前后的变频器输出电压进行双重傅里叶变换,并比较切换前后输出电压中各谐波分量的变化,提出了调制波零相位时刻进行载波比切换的方法。给出了在不同时刻进行载波比切换的仿真结果,实验结果表明,在调制波零相位处能够实现载波比的平稳切换。     

载波移相SVPWM在级联STATCOM中运用的研究

在分析载波移相正弦脉宽调制(SPWM)与空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基础上,提出载波移相SVPWM算法。通过仿真证明了该算法不仅能实现传统载波移相SPWM的调制效果,且具有直流母线电压利用率高、电流调节能力强等特点。搭建了一套静止同步补偿器(STATCOM)样机,将载波移相SVPWM算法运用至其中,给出了控制策略,现场运行结果表明采用该算法的级联STATCOM具备良好的无功补偿与谐波抑制效果。     

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。     

21电平H桥级联STATCOM调制技术仿真研究

H桥级联作为STATCOM主电路拓扑的主要结构,其调制策略是衡量STATCOM输出性能的一个重要指标。通过构建21电平H桥级联主电路结构并搭建载波移相(SPWM)和载波层叠式(SPWM)调制仿真模块。仿真结果表明载波移相调制能平衡各功率单元,但导致开关信号谐波增大;层叠波脉宽调制输出电压谐波低于载波调制,但各功率单元不平衡,易损坏开关器件。针对两种调制策略的优缺点提出了一种新的载波移相层叠波调制策略。仿真验证表明载波移相层叠波SPWM调制策略能够有效平衡功率单元和能降低开关信号的谐波含量。     

SVPWM的等效算法及SVPWM与SPWM的本质联系

提出了一种电压空间矢量调制的新型等效算法，在该算法中无须进行电压矢量夹角的三角函数的运算，只有普通的四则运算，计算变得非常简单。克服了常规的空间矢量控制方法需要进行复杂的坐标转换、正弦函数和反正切函数运算，导致计算量大并且复杂的算法影响计算精度的缺点。详细分析了SVPWM、SPWM与逆变器控制方程的解的关系，得出SVPWM是逆变器控制方程的一个最优解，三角载波调制是逆变器控制方程的在假想中线下的特解，因而空间矢量调制SVPWM和三角载波调制SPWM的本质联系在于二者是同一控制方程的在不同的附加条件下的两个不同的特解。给出了基于空间矢量新型算法下的DC/AC PWM 逆变器的实验结果，该结果显示了该算法的正确性和有效性。     

大功率逆变器PWM调制方法研究

大功率逆变器一般开关频率较低,调速范围较宽,在整个调速范围内载波比变化大,且在载波比较低时谐波含量大。通常使用一种调制方法不能满足要求,给出了一种由正弦脉宽调制、谐波消除法和方波组成的混合调制方法,在低速时使用异步正弦调制,中速时使用同步正弦调制和谐波消除法,高速时使用方波,并解决了各种方法之间的平滑切换的问题,最后进行实验验证,证明了该方法确实可行。     

基于MATLAB/Simulink的SPWM逆变电源的建模与仿真

利用正弦脉宽调制技术(SPWM)的逆变电路往往有较多的谐波,会影响光伏发电系统的正常运行。在MATLAB/Simulink软件中对双极性SPWM逆变器输出电压谐波及其产生规律进行了较为详细的分析。从仿真结果中可以看出,逆变器输出的谐波特性与调制深度、载波频率有着密切的联系。为得到更好的输出正弦波,既要增加调制比,又要考虑增加载波频率以及精确实现选定的载波频率,从而更加有效的降低谐波的危害。     

基于三次谐波注入的级联多电平逆变器

详细分析了调制波变换技术和三次谐波注入多电平逆变器的原理,以及三次谐波注入后逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。并且,分析了在级联多电平逆变器开环PWM控制下,一般SPWM与三次谐波注入的不同。提出三次谐波注入法能够在不影响负载电流电压的情况下实现载波调制的优化控制,提高电压利用率。在Matlab／SimulinK环境下通过仿真,证实了理论的正确性。     

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%。     

基于不对称规则采样法的级联H桥型变流器CPS-SPWM输出电压谐波特性分析

对基于不对称规则采样法的级联H桥型多电平变流器的CPS-SPWM输出电压的谐波特性进行了分析研究。通过理论分析、仿真和实验验证,得出以下结论:在三角载波频率ωc远大于调制波频率时,N级联变流器的CPS-SPWM输出电压的基波分量在相位上滞后正弦调制波1/4个载波周期;谐波主要分布在偶数倍的Nωc附近,且呈奇数次分布。     

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。     

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.     

静止无功发生器DC电压闭环控制下谐波分析

提出了基于SPWM控制方式的新型静止无功发生器的直流侧电压闭环控制方式^[1]。对电感、电容、调制比、载波比等参数对交流侧电流的谐波含量的影响作了仿真分析，并给出了实验结果及分析，验证了仿真结果的正确性。     

Suppressing harmonics in four‐quadrant AC‐DC converters with chaotic SPWM control

In this paper, a new chaotic sinusoidal pulse width modulation (chaotic SPWM) control is proposed and implemented in a four‐quadrant AC‐DC converter for harmonics suppression, where a chaotic carrier plays a key role. Further, the relationship of the harmonic distribution and carrier frequency is derived by analyzing the harmonic components of the AC‐DC converter, which is useful for revealing the operation principle of the chaotic SPWM control for harmonic suppression. Finally, the simulation and experimental results illustrate the effectiveness of the proposed chaotic SPWM control on harmonics reduction. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

逆变器SPWM载波频率选取的计算方法

为优化逆变器的设计参数,给出了一种选取正弦脉宽调制(SPWM)载波频率的计算方法。死区效应是影响逆变器输出电压THD的主要原因。在SPWM载波中,死区引入的误差脉冲导致逆变器输出电压中出现基波误差和低倍频谐波,并且死区效应随SPWM载波频率的增大而增强。针对上述情况,基于误差脉冲的频域分析,得出了逆变器输出电压THD与载波频率之间的定量关系,并提出了以输出电压THD为指标选取逆变器SPWM载波频率的计算方法。样机实验证明了该计算方法的有效性。