基于TMS320F2812的载波移相PWM发生器的设计

适用于单元级联型多电平电路的载波移相PWM调制方法,其实现的关键在于如何实时产生多路移相PWM控制信号。研制了基于TMS320F2812的PWM脉冲发生器,通过事件管理器硬件实现与CPU软件实现相结合,在DSP的各个GPIO复用管脚输出多路移相PWM波形。基于该脉冲发生器,完成了单相级联七电平逆变器的载波移相实验。实验结果表明,该脉冲发生器简化了多电平硬件电路的设计,算法程序简洁,实时性强,易于扩展。     

基于锯齿波的载波移相脉冲宽度调制技术

传统方法为了产生多电平电压,往往需要每个H桥单元都有一个独立对应的半周期对称三角载波,且不同载波之间有一个固定的移相角度。而对基于锯齿波的载波移相技术研究的较少。为此,提出了一种基于锯齿波的载波移相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)技术。与传统方法相比,在该方法中,所有功率单元都使用同一个载波作为时间参考,并使用非对称PWM发生器来产生传统的对称的载波移相PWM波形。采用数字信号处理器(digital signal processor,DSP)芯片TMS320F2812对一个5单元11电平进行载波移相试验,采用所提的锯齿载波移相PWM技术实现方法,仅通过事件管理器就可以对5单元变换器提供开关脉冲。试验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

通用组合逆变器拓扑结构及调制策略研究

本文在已有的多电平逆变器基本拓扑结构基础上，提出了一种通用的混合逆变器拓扑结构，并对两种等压比的混合拓扑结构在调制策略上进行了拓展并分别做了载波移相、空间矢量移相PWM的仿真研究以及空间矢量移相PWM调制策略在级联H桥逆变器中的实验研究。数学推导、仿真及实验结果均证明，采用移相调制策略得到的混合逆变器的输出电压具有输出波形质量较好，低次谐波畸变率低等优点。对多电平逆变器在实际中的应用有一定的指导意义。     

单相五电平逆变器的多载波PWM方法分析

针对单相五电平级联逆变器,对不同的多载波PWM方法进行分析。采用载波移相(PS)PWM方式时,其输出波形中含有幅值较大的高次谐波,而载波垂直分布(CD)PWM方式不存在这些问题,但是CDPWM调制方式的低次谐波比较大。与CDPWM调制方式相比,采用PSPWM调制方式所产生的低次谐波分量非常小。结合2种PWM调制方式各自的优点,提出一种混合多载波PWM方法。通过对典型的五电平PWM单相逆变电路的Matlab仿真计算,证明了混合多载波PWM法输出波形中的高次谐波含量小,低次谐波分量介于PSPWM调制方式和CDPWM调制方式之间,总的谐波畸变率最小。因此,对于单相的五电平逆变器而言,混合调制方式为最优。     

基于级联型逆变器的新型PWM技术研究

级联型H桥多电平逆变器的PWM调制技术一般采用载波移相SPWM技术和错时采样SVPWM。对这两种PWM调制技术进行分析,应用一种新型简化多电平PWM技术,即单元矢量延时叠加PWM(Overlap time staggeredPWM,OTS-PWM)技术于级联型H桥多电平逆变器。通过对OTS-SPWM和OTS-SVPWM调制技术的的仿真研究,总结了相应的调制规则。最后通过对OTS-SVPWM技术进行实验研究,验证了方案的实用价值。     

基于FPGA的载波移相PWM发生器设计

采用FPGA设计并实现了适合多电平变流器的载波移相PWM发生器。该PWM发生器采用上下位机两层结构,上位机为DSP+FPGA结构产生调制信号,下位机内部产生载波信号并输出PWM信号,上下位机间通过串行通信进行数据交换和时序同步。介绍了该PWM发生器的基本结构和设计原则,并进行了方案的设计验证。     

一种改进的CHB多电平变换器PWM调制策略

级联H桥CHB（cascaded H-bridge）多电平变换器是中压大功率电机驱动系统最广泛采用的拓扑,传统LS-PWM和PS-PWM不能很好地兼顾输入、输出电流的谐波性能,对比了CHB多电平变换器在这两种调制策略下的输入和输出THD,分析了两种方法下输入、输出波形产生区别的本质原因,进而探讨了一种局部载波移相PWM调制方法。该方法吸收了两种调制方法的优点,发挥PS-PWM调制时模块功率均衡和网侧输入电流谐波低的特点以及LS-PWM输出电能质量好的特点。最后,搭建了三相七电平CHB变换器实验平台,对局部载波移相PWM调制策略进行了验证。     

多载波水平移相PWM调制策略的谐波分析

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。基于双边傅立叶变换,提出了一种多载波水平移相调制策略谐波分析方法,得出了输出电压谐波的解析表达式,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。在此基础上,以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与载波水平移相相结合的PWM（Pulse Width Modulation）调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,概括出采用模块化的多电平拓扑结构谐波消除的一般原则。最后,以DSP与CPLD为基础,搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

基于等效电路模型的新型三电平逆变器载波调制方法的研究

提出了一种新型的基于三角载波水平移相的三电平逆变器PWM调制方法。通过分析三电平电压型逆变器主电路结构,建立了相应的等效模型,给出了一种提高等效开关频率的具有二重化特点的载波水平移相调制算法。该调制方法与三电平逆变器空间矢量方法相比,其具有计算简单、实现简单等优点,与一般载波垂直移相调制算法相比,其具有低次谐波小、等效开关频率提高一倍、容易滤波等优点。通过仿真研究,验证了该调制方法的可行性。通过建立等效模型为采用两电平三相逆变器各种调制算法来实现三电平逆变器的控制奠定了研究基础。     

级联多电平储能功率转换系统调制方法分析

主要针对H桥级联型大容量电池储能功率转换系统(PCS)调制策略进行了理论分析和研究。首先针对载波移相PWM调制,载波层叠PWM调制以及阶梯波调制分别分析了其电压频谱特性,并设计出一种简单的阶梯波调制方法。其次基于容量等级和额定电压为2 MW/10 kV的储能功率转换系统,构建了Matlab仿真模型,仿真验证了这种阶梯波调制的有效性并比对不同调制方法的差别。     

基于FPGA的级联型逆变器的脉冲发生器的实现

设计并实现了基于FPGA的PWM脉冲发生器,该脉冲发生器接收由DSP根据载波移相空间矢量PWM算法计算出的占空比数据,并和多路移相载波进行实时比较,从而产生多路PWM脉冲,该脉冲发生器可以独立于DSP运行。在脉冲发生器的设计中还嵌入了串口接收器模块,接收并解析功率单元的状态及故障信息,返回给DSP读取,大大减轻了DSP处理功率单元信息的任务。最后的实验结果表明基于FPGA的脉冲发生器的设计方案不仅简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,而且解决了各个功率单元脉冲触发同步性的问题。     

抑制电流纹波的模块化多电平直流变换器移相调制策略

模块化多电平直流变换器在采用传统载波移相脉宽调制时,如果各模块的输入及输出电压不一致,就会在电感上产生更大的电流纹波,增大电感的损耗,同时也不利于滤波器件的优化设计.针对这种情况,文中通过对电流纹波的频域分析,揭示了传统移相调制技术存在的问题,并确定了电流纹波幅值、各模块输入/输出电压与载波移相角之间的关系.以电流纹波中开关频率次谐波幅值最小为目标计算各模块的载波移相角,根据不同的工况调整移相角的算法,进而实现了一种电流纹波抑制的调制策略.对三模块级联的模块化多电平直流变换器进行了软件仿真和实验测试,仿真和实验结果都表明在各模块输入及输出电压不相等工况下,所提控制策略能够有效地抑制电流纹波,从而验证了所提控制策略的正确性和实用性.     

基于现场可编程门阵列的多路PWM波形发生器

研制了基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的多路PWM脉冲发生器。该脉冲发生器通过接口单元接收DSP写入的PWM脉冲宽度数据，然后产生PWM波形，其工作不受DSP影响。同时介绍了脉冲发生器的基本原理、硬件构成和实现方法。该PWM发生器既简化了电路的设计，提高了系统的可靠性，又可保证逆变器功率元件触发的同步。     

五开关H桥逆变器改进PWM控制方法的研究

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPSPWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。     

基于数字信号处理器和复杂可编程逻辑器件的单元级联多电平控制器的设计

根据单元级联多电平变换器拓扑结构及其脉宽调制技术的特点，以数字信号处理器和复杂可编程逻辑器件为核心，设计了多电平变换器的控制器。介绍了该系统的组成和工作原理，并给出了仿真结果。控制器具有硬件简单、柔性好和可靠性高等优点，特别适用于H桥级联型变换器多电平载波移相正弦脉宽调制的实现。     

基于数字信号处理器和复杂可编程逻辑器件的单元级联多电平控制器的设计

根据单元级联多电平变换器拓扑结构及其脉宽调制技术的特点,以数字信号处理器和复杂可编程逻辑器件为核心,设计了多电平变换器的控制器。介绍了该系统的组成和工作原理,并给出了仿真结果。控制器具有硬件简单、柔性好和可靠性高等优点,特别适用于H桥级联型变换器多电平载波移相正弦脉宽调制的实现。     

多载波水平调制策略的谐波分析及数字化实现

多电平逆变器由于输出容量大、输出电压谐波含量小等优点,在中高压应用领域得到了广泛的应用,同时,调制策略的优劣严重影响着多电平逆变器的性能。以优化谐波为目的,针对多单元H桥串联型多电平逆变器,推导了一种二重化与多载波水平移相式PWM调制策略谐波表达式,详细分析了其谐波分布特性,从理论上论述了水平移相调制策略谐波消除的根本原因。最后,以DSP与CPLD为基础,提出了一种水平移相式SPWM调制策略数字化实现方式,并搭建了一套多单元串联型逆变器数字化实验系统。仿真与实验结果对所采用的谐波分析方法及水平移相PWM调制策略的特性进行了验证。     

新型载波移相同步脉冲发生器的研究

提出一种新型载波移相同步脉冲发生器。该发生器基于工业以太网分布时钟,可以产生纳秒级的高精度同步脉冲信号,信号用来同步链式多电平逆变器所有阀体输出的PWM脉冲。该控制系统成功应用于10 k V/1 Mvar级静止同步补偿器（STATCOM）装置。     

级联H桥五电平变流器工况分析与验证

以单相两功率单元级联为例,阐述了级联H桥五电平变流器的拓扑结构和载波相移SPWM(CPS-SPWM)调制策略.从该变流器的运行工况着手,给出了这种变流器在CPS-SPWM调制方法下的工作原理,并从数学角度推导了变流器开关切换、输出电压、电流流向以及均衡电压等情况,理论推导表明CPS-SPWM调制方法应用在级联多电平逆变器上的可行性、可靠性和控制的简易性,为实现调制方法的优化和拓扑结构的改进提供了理论基础.同时对五电平变流器的运行工况进行了详尽的分析,推导出了五电平变流器的数学模型,并进行了仿真和实验验证.基于DSP与FPGA,研制了多路PWM脉冲发生器,既简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,又可保证整个系统功率元件驱动信号的同步.实验结果表明,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,运行工况稳定,在高压、大功率场合有一定的工程应用前景.