用于级联型多电平变换器的新型脉宽调制方法

提出一种用于级联型多电平变换器的新型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)方法,即将单个三角载波信号与多个梯形波调制信号进行规则对称采样。推导了梯形波边坡角与输出基波幅值和谐波含量的关系。与其他常用的PWM方法相比,该方法调制下的输出基波幅值更高,在选取适当的边坡角后,输出波形的谐波特性非常好。以5电平和13电平级联型多电平变换器为控制对象,对所提出的PWM方法进行了仿真验证,证明其在输出电压幅值和谐波特性方面具有优良的性能。     

级联型多电平逆变器的优化脉冲宽度调制控制策略

基于传统分析消谐波脉冲宽度调制PWM法（Subharmonic PWM,SHP-WM）,提出了一种适用于三相级联多电平逆变器的改进型调制方法,即载波重叠开关频率优化PWM法（CO-SFO-PWM）。新型PWM方法兼具载波重叠法和开关频率优化法的优点,可以增大输出线电压的基波幅值,提高直流电源电压利用率,改善输出线电压谐波性能,特别是在低调制下可明显减少输出线电压畸变率。以三相级联型7电平逆变器为例,通过Matlab进行仿真验证,有效地验证了CO-SFO-PWM调制方法的正确性。     

单元串联多电平逆变器PWM方法比较研究

探讨了几种现有的多电平逆变器的脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)方法,提出了一种多电平最优空间矢量方法,该方法通过选取最优空间矢量确定三相最佳电平组合,得到三相电压实际电平值,从而生成三相PWM控制模式。并与现有的PWM方法进行了比较。仿真结果说明多电平最优空间矢量方法具有开关频率低、总谐波含量低的优点。     

基于调制比优化的单相逆变器主谐波滤除研究

为了使逆变器输出电压的主要次谐波得到最大化的消除,提出了一种确定调制比的方法。首先,利用双重傅里叶级数理论,对级联多电平逆变器在单极性倍频SPWM调制下的输出电压进行分析,推导出输出电压的谐波分布情况。然后,在保证基波幅值不变的情况下,提出了一种选取SPWM调制比的方法,使逆变器输出电压主要次谐波降低。最后,在级联五电平逆变器中,对在不同调制比的情况下,通过软件仿真和硬件实验,验证了所提方法的正确性与有效性。     

一种新型的多电平逆变器空间矢量控制方法

基于传统的两电平逆变器空间电压矢量方法,提出了一种新型的多电平逆变器空间电压矢量实现方法,该方法将一相的逆变单元分为基本单元和调制单元两部分,相应地对参考电压也要进行分解处理。在一个脉宽调制(PWM)周期中,只对调制单元进行PWM控制,基本单元输出的电平不变。仿真研究表明该方法输出电压波形总畸变率较小,可用于单元串联多电平逆变器的控制。     

一种基于调制波电压基波幅值过调制控制方法

针对传统SVPWM过调制矢量模型复杂,控制方法类型较多且不精准问题,研究一种基于调制波电压基波幅值傅里叶变换之过调制控制方法。该方法采用控制调制波基波电压幅值来控制输出电压幅值大小,并利用调制波基波峰值、三角波峰值二者同输出电压幅值之间的线性关系,建立控制模型,通过坐标变换,计算PWM的开、关时间。该方法具有控制理论清晰、简单模型、瞬间输出力矩小、低噪声、可靠输出结果、最好电压利用率等优点。通过对MATLAB仿真实验,以及真实实验数据的对比分析,表明所建立的模型和控制算法与理论分析一致,完全能够满足变频电机过调制控制要求。     

一种考虑死区与最小脉宽限制的IPWM算法

由于存在死区时间和最小脉宽限制,造成两电平三相电压源型逆变器的实际电压空间缩小,因此,传统的七段式SVPWM及其过调制算法不再完全适用。为此,本文提出了一种新颖的考虑死区与最小脉宽限制的综合式脉宽调制(IPWM)算法。首先,该算法将经典的七段式SVPWM与五段式DPWM1、三段式PWM、一段式PWM综合起来,并重新划分了线性调制区和过调制区,有效扩展了实际的电压空间。其次,该算法对过调制算法进行优化,减小了运算量并降低了输出谐波;同时,通过对参考电压进行线性修正,有效地提高了输出电压基波幅值的线性度。针对调制电平与恒定电平之间的切换问题,也给出了基于有限状态机的新死区插入方法。最后,在感应电机的实验结果验证了该算法的可行性与优越性。     

基于PSM技术的一种新颖级联多电平变换器研究

脉冲阶梯调制(PSM)技术是将脉宽调制(PWM)技术和阶梯调制(SM)技术相结合,是级联多电平逆变器中一种广泛应用的调制方式。将PSM技术应用于级联多电平变换器,控制方便简单,能用较少的H桥输出较多的电平数且输出电压连续可调。仿真和实验结果表明,PSM技术能够很好地应用于级联多电平变换器中,输出电压波形总谐波畸变率小。     

变频器输出有功功率测量方法研究

讨论了变频器测量自身输出功率的两种方法:通过输出相电流的FFT变换获取基波幅值和相位,利用PWM调制波为输出相电压基波的特点获取输出电压基波幅值和相位,从而计算有功功率;近似相电流为基波电流,对电流进行采样并与相应时刻的PWM调制波数值相乘得到瞬时功率,在输出电压一个周期内对瞬时功率累加后求平均得到有功功率。FFT方法对电流谐波的抗干扰能力强,对相电流基波幅值和相位的获取准确,但占用CPU资源较多;周期内瞬时功率求平均方法计算简单,CPU资源消耗低,但对电流谐波敏感。经过对实际运行变频器输出功率的测量,表明叙述的变频器自身测量输出功率的方法是可行的。     

动态搜索调节调制波偏置的SPWM三电平逆变器中点电压平衡控制方法

为解决三电平逆变器中点电压不平衡问题,提出了一种动态搜索调节调置波偏置量(DSMO)的正弦脉宽调制(SPWM)方法。该方法通过采样中点电压,根据调制比、输出电流的幅值、输出功率因数角在线计算出调制波偏置调节系数的限值范围,搜索到最优的调节系数,实现动态调节调制波的偏置量,达到不同负载条件下的中点电压平衡控制的目的。与变载波幅值的方法相比,所提方法的动态调节速度快、稳态误差小,输出波形质量得到提高。仿真验证了理论分析的正确性,最后在基于DSP-CPLD的二极管中点箝位型三电平逆变器实验平台上验证了该方法的可行性和有效性。     

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.     

基于自然坐标与功率前馈的三相电压型PWM变流器控制

针对三相电压型PWM变流器控制系统,提出一种自然坐标与负载功率前馈控制方法。根据p-q理论在自然坐标下的表征,引入瞬时有功电压和瞬时无功电压的概念。从而基于电网电压定向的矢量控制策略引入PWM变流器的自然坐标控制方法,省去了电网相位检测和坐标系变换,降低控制复杂度。针对PWM变流器矢量控制下直流侧负载(包括有源负载和无源负载)功率波动对直流侧电压产生较大冲击和波动问题,基于功率平衡和p-q理论推导了负载扰动点到三相交流电流指令的前馈通道增益矩阵,提高PWM变流器直流侧稳压控制的鲁棒性。RCP实验证明所提方法的正确性和可行性。     

A single-phase three-level pulsewidth modulation AC/DC converter with the function of power factor corrector and active power filter

A single-phase three-level pulsewidth modulation (PWM) AC/DC converter with the function of power factor corrector and active power filter is proposed to reduce harmonic currents flowing into the power system and to draw a nearly sinusoidal current with unity power factor. The circuit topology of the adopted three-level PWM AC/DC converter is based on a conventional two-level full-bridge rectifier and one AC power switch. The control signals of the power switches are derived from the voltage balance compensator, current controller and detected operation region of mains voltage. A three-level PWM voltage pattern on the AC side of the converter in each half cycle of mains frequency is generated. Computer simulations are implemented to confirm the operation of the adopted converter with the function of power factor corrector and active power filter.     

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点,提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性,该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性,有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

全桥ZVS PWM电容器充电变换器

为对广泛应用的电容充电大功率全桥零电压软开关高压变换器进行理论分析,从零电压(相当输出短路)到最大电压用变换器对电容器进行了充放电试验。变换器电路中充分利用器件的寄生参数,通过在高压变压器的原线圈串联电感,实现主开关管输出高压整流二极管的零电流软切换,变换器通过脉宽调制和电流控制调节输出电压并具有过压和过流保护功能。给出变换器的静态分析,同时给出了基于UCC3895 PWM控制器的直流—直流变换器样机的详细设计和1 kJ/s充电速度的实验结果表明变换器的理论分析正确,方法可行。     

基于三状态马尔柯夫链的随机周期调制PWM技术研究

应用PWM调制技术的电力电子功率变换器中的全控型器件工作在很高的开关频率状态下，高速的开关动作会产生很高的dv/dt、di/dt，导致严重的电磁干扰。随机调制技术是一种直接控制干扰源，减小系统传导EMI、改善系统电磁兼容性的有效方法，但随机调制技术的应用会引起变换器输出电压纹波峰-峰值增加和精度降低。该文将一个优化了的三状态Markov链引入到随机周期调制技术中，通过对其原理的分析和对Boost变换器的系统仿真和实验分析，结果均表明，在随机调制技术中引入这种Markov链，同样可以降低系统产生的EMI，使功率频谱特性连续分布，在保证随机调制技术优点的同时，能够有效地降低功率变换器输出电压纹波峰-峰值，提高其电压输出精度。     

基于三状态马尔柯夫链的随机周期调制PWM技术研究

应用PWM调制技术的电力电子功率变换器中的全控型器件工作在很高的开关频率状态下，高速的开关动作会产生很高的dv/dt、di/dt，导致严重的电磁干扰。随机调制技术是一种直接控制干扰源，减小系统传导EMI、改善系统电磁兼容性的有效方法，但随机调制技术的应用会引起变换器输出电压纹波峰-峰值增加和精度降低。该文将一个优化了的三状态Markov链引入到随机周期调制技术中，通过对其原理的分析和对Boost变换器的系统仿真和实验分析，结果均表明，在随机调制技术中引入这种Markov链，同样可以降低系统产生的EMI，使功率频谱特性连续分布，在保证随机调制技术优点的同时，能够有效地降低功率变换器输出电压纹波峰-峰值，提高其电压输出精度。     

零电压开关脉宽调制推挽三电平变换器

传统的推挽变换器存在着一些固有的缺点,诸如开关管的电压应力高、难以实现软开关等,限制了它的应用范围。该文提出了一种零电压开关PWM推挽三电平变换器,该变换器中开关管的电压应力为输入直流电压。该变换器采用移相控制,所有开关管实现零电压开关。文中讨论了超前管和滞后管实现ZVS的异同,分别给出了超前管和滞后管实现ZVS的条件以及副边占空比丢失的原因及其计算公式,最后通过1个开关频率为100kHz,额定输入电压为300V、输出功率为540W的原理样机验证了该变换器的工作原理。实验表明,所提出的变换器克服了传统推挽变换器一些固有的缺点,扩大了其应用范围。     

双随机PWM在DC-DC变换器中的实现及性能分析

随机调制技术因其能够减少噪音,驱散谐波能量而使之具有更宽的带宽,减小常规的PWM调制中快速开关运行产生的干扰。这种方法不需要改变电力电子系统拓扑结构,也不增加系统额外耗费和体积,是解决PWM型电力电子系统中形成的传导电磁干扰问题的有效方法之一。特别是双随机调制技术具有更好的减少离散谱峰值的作用。文中分析了双随机调制技术的原理,并将TMS320F2812DSP实现的双随机PWM信号应用于实际的DC-DCboost变换器。研究结果表明,双随机调制技术能够较好地抑制常规调制方式所引起的传导EMI,比任何一种单随机调制具有更好地削减峰值和遣散功率谱的效果,从而有利于改善电力电子系统的电磁兼容性(EMC)而不影响功率变换器的输出特性;同时也证明了双随机PWM技术的工业应用是可行的。     

高性能升压型DC-DC电源变换器的设计与实现*

利用STM32F103RBT6单片机为主控芯片,采用推挽式拓扑结构及脉冲宽度调制技术,设计制作了一款高性能升压型DC DC电源变换器。该电源变换器的直流输入电压范围为15~25 V,直流输出电压可调范围为30~36 V,最大输出电流为1 A。实验测试结果表明,设计的电源变换器具有较好的负载调整率和电压调整率,输出电压波纹较低,转换效率高,并且具有输出电压的步进调整和测量、显示以及过流、过压保护等功能,在中小型升压型开关电源中具有较好的应用价值和发展前景。