单相逆变器SPWM策略比较分析

随着我国电子电力方面的迅猛发展,极大地促进了SPWM单项逆变器的应用,使得单项逆变器的输出电压波形质量越来越受到人们的重视,通常情况下理想的电压波形为纯正弦波,但在SPWM单项逆变器的实际应用中,会存在很多因素使得输出的电压波形发生畸变,因此必须寻找SPWM单相逆变器的控制策略。本文针SPWM单相逆变器的控制策略进行比较分析。     

电压型逆变器供电的异步电动机转矩的分析与计算

由于电压型逆变器输出的电压和电流波形中含有大量谐波,使异步电动机低速时的转矩脉动,转速波动。文中采用频域法推导了PWM型逆变器供电时,异步电动机转矩的计算公式,并就其中的恒定转矩和谐波转矩分量进行了分析,对一台2．2KW,SPWM电压源逆变器供电的三相异步发动机低频稳态时的转矩计算和实验结果进行了比较,结果较接近,在已矩逆变器输出电压波形和电机参烤的情况下,利用本方法计算电机输出转矩,方法简单实用。     

电能表检验台用标准电源新型逆变器

将新型逆变器应用于电能表检验台用标准电源设计以克服传统线性功放电路的缺点,提出一种由上、下两对称的Cuk变换器基本单元和双向开关组成的逆变器,并且在直流电源端并联大电容以提高逆变器感性驱动能力.逆变器采用正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术,调制率取以0.5为中心;使用锁相技术对调制信号频率进行精确锁相并应用输出滤波电容器电流反馈内环和输出电压反馈外环构成输出电压双重反馈.分析和测试表明,该逆变器输出波形实现了平滑过零,波形失真度得到有效控制,输出电压频率、幅值稳定度较为理想.可达到电能表检验台装置对电压源的相应要求.     

一种新型软化SPWM波形合成方法及谐波分析

针对DC谐振直流环节逆变器须采用离散脉冲调制的特点，提出了一种新型软化SPWM波形合成方法，文中给出了软化SPWM波形合成基本原理、合成方法及实现电路，以双极性SPWM波形等面积生成算法为例，分析了新型软SPWM波形误差，相移，并进行了谐波分析，仿真结果表明，新型软化SPWM波形比现有的方法生成的波形相移减小了一半，基波分量增加，谐波分量大大降低，提出的软SPWM波形生成算法对提高软开关直流环节逆变器输出波形质量有重要的理论意义与工程应用价值。     

大功率三电平逆变器SPWM载波调制策略研究

本文针对传统大功率三电平SPWM控制算法实现的方法和亟待解决的问题,提出了通过在三相正弦波调制波中注入零序分量的调制方法,可将三电平SPWM与SVPWM进行等效,使调制控制软件和硬件的复杂性大大降低.此外,为了改善系统在低调制度下的输出电压波形的谐波特性,本文进一步提出了一种引入零电压分量和载波交叠的新型SPWM调制控制方式,很好地改善系统在低调制度下的输出电压波形的谐波特性.最后搭建了三电平逆变器软件仿真和样机试验平台,充分验证了算法的正确性和有效性.     

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。     

电容钳位H桥级联多电平逆变器功率均衡控制方法

针对电容钳位H桥级联多电平逆变器载波层叠SPWM调制方法中存在功率不均衡的问题,对该逆变器各个级联单元的有功功率输出进行理论分析,提出了一种改进载波层叠方式的功率均衡控制方法。该方法在不影响逆变器输出电压波形质量的前提下,通过保证该逆变器各个单元输出电压波形的基波幅值相等的方式,可以在一个输出周期内实现各个级联单元的输出功率均衡。以两单元电容钳位H桥级联多电平逆变器为例,进行了仿真分析和对比研究,详细给出了改进功率均衡控制法与传统控制方法下输出电压谐波失真(total harmonic distortion,THD)和输出功率的对比曲线,以及两种方法下逆变器输出的电压波形及其频谱图,结果验证了该控制方法的可行性与优越性。     

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。     

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.     

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。     

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。     

基于重复控制的SPWM逆变电源死区效应补偿技术

在SPWM逆变器中,为防止同一桥臂的上下管直通现象,必须注入一定的死区时间,死区会导致逆变器的输出波形畸变,即死区效应.在分析了死区时间对单相SPWM逆变器输出波形特性的影响的基础上,提出了一种基于重复控制的死区补偿控制策略,该控制方法可有效地改善输出电压的波形畸变,并在一台单相400Hz、5.5kW装置上进行了详细的实验验证,实验结果表明了该补偿策略的有效性和实用性.     

开关死区对SPWM逆变器输出电压波形的影响

分析开关死区对SPWM逆变器输出电压波形的影响,讨论考虑开关死区时的谐波分析方法,并导出谐波计算公式。用计算机辅助分析和实验方法对理想的和实际的SPWM逆变器进行对比研究,得出一些不同于现有理论的结果。     

基于PIC单片机的单相SPWM逆变器研究

分析了单相逆变器的模型,针对负载扰动,采用了输出电压外环、电容电流内环的双闭环控制方法,以提高逆变器的动、静态性能。逆变器的控制以单片机PIC16F877A为核心,采用正弦脉宽调制算法。实验结果表明,基于PIC单片机的单相SPWM逆变器具有较好的稳定性,控制精度高,满足逆变器输出电压质量的要求。     

三相瞬时值反馈逆变器的初步研究

本文首先对瞬时值控制逆变技术进行了概述,然后对采用输出电压和电容电流瞬时值反馈的电流SPWM控制技术的三相逆变器进行了初步研究,仿真并显示了采用该控制技术的三相逆变器的输出波形。     

基于自适应扰动消除的逆变器波形控制

恒压恒频逆变器要求具有高质量的输出电压波形.从传递函数角度建立逆变器数学模型,并分析负载扰动对逆变器输出电压的影响.比较已有波形控制方案优缺点,为提高控制系统对不同负载的适应性,在电压反馈控制的基础上,引入自适应建模方法,提出基于自适应逆控制及扰动消除的逆变器波形反馈控制技术.控制系统参数由自适应算法实现,只需检测输出电压一个状态量,硬件结构简单.将改进型的变步长自适应算法用于逆变器对象及逆对象的自适应建模,简化建模过程,提高模型精度,以兼顾控制系统暂态和稳态性能.仿真和实验结果验证控制方案的有效性,在非线性负载情况下也能保证逆变器有较好的输出电压波形质量.     

三电平并网逆变器共模电压抑制方法研究

针对高压大功率三电平并网逆变器应用中产生的共模电压,对其产生机理进行分析,比较常规正弦脉宽调制(SPWM)策略对逆变器共模电压的抑制效果,通过优化开关序列的组合,提出一种新型SPWM策略。该策略有效地将三电平并网逆变器共模电压抑制在一定范围内,明显优于常规SPWM策略,同时兼顾了输出波形的质量。仿真和实验结果证明了新型调制策略的可行性和对共模电压抑制的有效性。     

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%。     

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。     

级联多电平逆变器最优SPWM控制策略及其功率均衡方法

基于双傅里叶分析方法研究了应用于多电平逆变器现有的几种SPWM控制策略,比较得出输出线电压谐波最优的控制策略.针对级联多电平逆变器要求各单元均分负载功率,对最优SPWM控制策略进行了改进,改进后的最优SPWM控制策略在不影响输出电压的波形质量的同时保证了功率均衡,仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性.