电压电流双闭环控制PSM级联逆变器研究

本文研究了基于脉冲阶梯调制（PSM）技术和电压电流双闭环反馈技术的级联逆变器。脉冲阶梯调制（PSM）技术是将脉宽调制（PWM）技术与阶梯调制（SM）技术相结合,是高电压、大功率电源系统中的一种最要的调制技术。采用电流反馈可以有效地抑制负载电流的扰动,电压反馈能及时、快速地校正输出电压波形。仿真结果表明,采用电压电流双闭环反馈技术的PSM级联型逆变器的输出波形特性好,具有优良的稳态和动态性能。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术，针对1／4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1．158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

一种适用于高压大功率的新型混合二极管钳位级联多电平变换器

该文在研究传统的级联多电平、传统混合级联多电平以及二级管钳位级联多电平变换器的基础上提出了一种新型的混合二极管钳位级联多电平变换器，这种新型变换器是将具有不同直流母线电压的多个二极管钳位多电平变换器进行级联，输出电压是将这些变换器的输出电压进行矢量相加而合成的。通常，开关速度较快的器件(如IGBT)的耐压值和耐压值较高的器件(如GTO)的开关速度都是有局限性的，新型变换器包含高压模块和低压模块，这使得IGBT和GTO协同工作在一起成为可能。本文对三相拓扑结构进行仿真分析，从仿真结果可以看出，新型变换器可以输出更高的电压，并且输出电压和电流的波形质量也将有进一步改善。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）技术，针对1/4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1.158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

基于直流储能的15电平混合级联变换器调制策略比较

多电平级联变换器由H桥子模块串联而成。将3个H桥子模块级联而成的传统级联7电平变换器的直流储能供电电压之比从1:1:1改为4:2:1,可得到一种改进版基于直流储能的15电平混合级联变换器。针对此调制策略进行研究,提出了一种新的适用于由直流储能装置供电的多电平变换器开关角度的算法。基于Saber仿真软件,分别应用阶梯波调制、PWM以及部分PWM 3种不同的调制策略进行验证和比较。最终,基于不加任何滤波器的输出电压总谐波失真、低次谐波分量以及该变换器开关损耗方面的仿真结果进行了对比,并对相应的调制策略进行了探讨。     

低共模电压双三电平变换器中点电位主动控制调制策略

开绕组负载双端级联是实现多电平的有效方法,其冗余特性可提高系统的可靠性。双三电平变换器级联可得到五电平变换器的输出特性,将五电平调制算法应用于双三电平变换器,计算量大、实现复杂。该文提出一种由单三电平虚拟矢量调制算法直接扩展到双三电平的解耦调制实现方法,不仅可完全消除共直流母线拓扑的零序电压,还可将系统的共模电压幅值抑制到直流侧电压的16.7%。修正单三电平中点电位控制的中点电流,通过单三电平调制算法实现双三电平变换器的中点电位主动控制,有效加快中点电位调节速度,所提双端级联多电平变换器调制策略可以保持和单三电平变换器调制相同的计算量。仿真和实验结果表明,该文所提由单三电平虚拟矢量调制算法直接扩展到双三电平变换器的解耦调制策略,可在全调制度、任意负载功率因数下,完全消除零序电压,有效抑制共模电压,并实现中点电位的主动控制。     

基于两电平线性输出的级联型逆变器过调制算法

应用于级联型逆变器的传统多电平空间矢量调制技术往往只考虑线性调制区的实现方法,在功率单元直流电压下降的情况下不能调整为过调制算法,然而在基波电压幅值不变的要求下,仍采用线性调制方法会出现零矢量作用时间为负数的不利情况,对现场运行不利。采用的错时相差两电平空间矢量脉宽过调制技术(space vector pulse width modulation,SVPWM),利用错时相差技术将多电平SVPWM变为在每个采样点仅需控制某层功率单元左右桥臂矢量的两电平SVPWM,简化了矢量区域的判断时间;同时把相关的多电平过调制问题简化为两电平过调制算法。仿真和实验表明,该过调制算法在保证谐波含量比较小的前提下,可以使系统从线性工作状态平稳过渡到六阶梯波状态,且能保证基波电压的幅值随调制比线性输出,直至六阶梯波时的最大输出值,很适合于级联型逆变器的过调制运行。     

开关损耗优化的级联型逆变器全区域空间矢量调制策略

利用错时采样技术将级联型逆变器的多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化为逆变器各层采样点相互错开,每个采样点仅需控制某层3个功率单元的分解三电平SVPWM调制;通过分析功率单元H桥电路的内在关系,本文从三电平短矢量的6种冗余开关形式中选出一种开关损耗最优的开关动作序列;推导出逆变器正常运行状况下的线性调制策略,以及故障运行状况下维持输出基波电压不变的三电平过调制策略;最后利用傅里叶级数推算出线性调制和过调制区域内输出基波和谐波电压幅值的计算公式。通过样机实验表明,本文提出的调制策略在保证开关损耗最优的前提下,不仅可以应用于线性调制区域,而且也可以应用于过调制区域,同时两个区域内都能保证基波电压的幅值随调制比成线性输出关系。在功率单元直流电压下降或部分功率单元故障旁路时,使用过调制策略可以使系统从线性工作状态平稳过渡到六阶梯波状态,直至六阶梯波时输出最大值;同时,相应过调制算法易于软件实现,是一种适用于级联型逆变器的全区域调制方法。     

脉冲序列调制-脉冲跳周期调制Buck变换器研究

脉冲序列调制(Pulse Train Modulation,简称PTM)采用高、低能量脉冲对开关变换器的输出电压进行调整,其动态响应速度快,控制器设计简单,但同时开关变换器轻载效率低,输出电压纹波大。脉冲跳周期调制(Pulse Skipping Modulation,简称PSM)采用ON/OFF控制对输出电压进行调整,虽然提高了开关变换器的轻载效率,但也存在输出电压纹波大的缺点。结合PTM与PSM调制技术,提出了开关变换器的PTM-PSM调制技术,在保留PSM调制轻载效率高的同时,降低了输出电压的纹波。最后设计了基于PTM-PSM调制的Buck变换器,通过实验验证了分析结果。     

多电平变换器在电动汽车驱动系统中的应用

多电平变换器(尤其是中点箝位型和级联型)在电动汽车和混合动力车驱动控制系统中得到了长足的发展应用.在电动汽车中,多电平变换器开关工作在基频状态下,提供了近乎正弦的低扰动的输出电压波形,并且输出电压几乎没有电磁干扰和共模电压,这就提高了驾驶的舒适性和整车的安全性,多电平变换器完全适合应用于电动汽车和混合动力车.文章分析了多电平变换器在电动汽车和混合动力车驱动控制系统中的几种拓扑结构,并简述了适合这些架构的控制技术.     

混沌超宽带通信调制方法研究

大量研究表明数据保密和高传输速率是现在通信领域的关键技术,由于混沌信号自身的类随机性和对初值的敏感性,用混沌信号进行保密通信有着很大的优势。因此,混沌超宽带通信成为通信领域一种非常有发展潜力的技术。着重介绍了混沌超宽带通信的3种调制方法：混沌脉位调制（CPPM）、混沌脉幅调制（CPAM）以及混沌脉宽调制（CPWM）,分析了它们各自的优缺点;最后展望了混沌超宽带通信技术的发展前景。     

低速率终端设备的语音信号数字编码

在低速率终端设备的语音信号传输中由于带宽的限制不可避免要进行编码调制 ,其中ITU推荐的自适应差分脉冲码调制 (ADPCM)是自适应技术 (自适应预测和自适应量化 )和差分脉冲码调制的结合。介绍了ADPCM的原理及编码方案 ,对适用于12 8kbit/s的均匀PCM信道数据和 16kbit/s的ADPCM数据的转换的编码方案进行了实验测试 ,给出了分析实验结果     

基于HPWM技术的大功率正弦超声波逆变电源

介绍了与大功率超声波换能器配套的大功率正弦逆变电源.针对逆变电源中逆变开关管工作频率高,开关损耗大,输出功率大的特点,将一种改进的混合脉宽调制(Hybrid Pulse Width Modulation,简称HPWM)控制技术用于逆变器,即采用80C196MC作为主控芯片,以软件生成HPWM波;采用性能优异的LM5111芯片作为驱动.此外,对电源的硬件构成、控制方案及软件实现等问题进行了分析.实验表明,基于HPWM技术的大功率正弦超声波逆变电源性能优良,应用前景看好.     

基于统一PWM调制器的随机空间矢量调制

常用的SVPWM中零矢量U0和U7的工作时间是平均分配的。在该文中加以改进，引入一个正比于U7工作时间的系数k0，如果k0从0到1变化即代表了U7工作时间从总零矢量的0%变化到100%。 该文利用三角载波补偿法来实现上述改进的空间矢量调制，并经研究发现k0取不同的值可以实现多种PWM调制方式，基于此该文提出了统一PWM的概念。当在不同的开关周期k0取0~1之间的随机数时则实现了随机零矢量分布的随机PWM，这种调制器使得逆变器输出电压频谱尖峰大大减小，从而降低了电机驱动系统的音频噪声和电磁干扰。实验验证了这种随机PWM的有效性和实用性。     

一种SVPWM两相调制的过调制技术实现

SVPWM两相调制方法是一类开关损耗最小的优化SVPWM技术,在此基础上,利用一种双模式过调制技术.可以将其调制范围扩大到1.0,并且同时对基波电压进行一定的幅值补偿,有助于高转矩的要求.研究了基于DSPTMS320F2812算法的工程实现方法,实验结果验证了该算法的工作特性和可行性.     

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%.     

Representation,methods, and circuits for time‐based conversion and computation

In this paper, we present an efficient representation of the analog signal using the inter‐pulse interval (IPI) time. Based on this representation, methods and circuits for conversion and computation have been developed. To validate these methods and circuits, a test chip has been fabricated using a 0.35µm mixed‐signal CMOS process. Together, the circuits occupy 59.52 × 10^?3mm² of chip area and consume 8.8 mW of power from a 3.2 V supply. Test results at 10 MHz and simulations results at 100 MHz show good accuracy over ±600mV range. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种应用于中压领域的MMC混合调制策略

介绍了模块化多电平换流器(MMC)的基本拓扑与工作原理,当子模块数为十几个时,使用最近电平逼近调制(NLM)时输出电压总谐波畸变率(THD)较大,而使用脉宽调制(PWM)时对控制精度要求过高而难以实现。研究了一种改进的调制策略,该策略结合了PWM技术与NLM的优点,保证了高质量多电平输出,同时降低了对系统控制协调精度的要求。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了该策略的有效性,并进行了实验验证。     

单相优化开关模式空间矢量脉宽调制技术

为了有效降低单相逆变电源的开关损耗,提出将三相开关模式优化空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术思想应用于单相 PWM逆变电源,并阐述了该技术的实现方法。理论表明,单相优化 SVPWM技术与传统单相双极正弦脉宽调制(SPWM)技术相比,可降低50%开关损耗。实验验证了该技术的有效性。