谐振负载全桥逆变PSPWM & PDM软开关控制研究

针对逆变器在串联谐振负载条件下,移相脉宽调制(PSPWM)中移相角变大时电流波形三角畸变严重,脉冲密度调节(PDM)轻载时电流断续的缺点,将PDM与PSPWM结合起来,组成移相密度复合调节(PSPWMPDM),对逆变器进行功率控制,逆变器始终工作在零电流开关(ZCS)状态。详细分析了PSPWMPDM的工作模式和控制原理,给出了仿真和实验波形。     

感应加热电源PDM-PSM复合功率控制策略研究

提出了一种负载串联谐振感应加热电源的脉冲密度-移相复合调制(Pulse Density Modulation-Phase Shift Mmodulation,简称PDM-PSM)功率控制策略,逆变器承担逆变和功率调节两个任务,并始终工作在负载谐振状态,开关管工作在零电流或零电压开关状态.采用该控制策略的逆变器,功率调节范围宽,与采用脉冲密度调制的逆变器相比,具有输出电流平稳、电流连续、功率调节连续等优点;与单独采用移相控制的逆变器相比,具有移相角小,输出电流基本无畸变等优点.     

感应加热电源PDM波形的频率谱分析

脉冲密度调制(PDM)技术可用于调节感应加热电源的输出功率,其主要优点在于能够保证感应加热电源逆变器开关器件始终工作在零电压或零电流开关状态,然而PDM控制的负载电流波形含有多种谐波,分析了各种PDM波形的频率谱,得出了调制比D、负载的时间常数t和PDM序列长度T与PDM波形频率谱的关系。分析表明均匀脉冲密度调制技术控制脉冲序列对称性良好,产生的谐波最少。     

一种模块化48脉冲大功率PWM逆变器

多脉冲逆变器通过移相变压器原副边移相角度的精确设计,可以在工频开关方式下,实现交流侧阶梯波输出,经过滤波得到高质量的正弦波形,但工频开关方式使其输出调压困难,而且随着脉冲数的提高,逆变器连接的变压器结构复杂,多个绕组之间的匝比难以兼顾,因此实际应用中多脉冲逆变器的通道数多在4以下。提出一种只有两个规格移相变压器结构的模块化48脉冲大功率PWM逆变器,该逆变器具有8个通道的三相逆变器和对应移相变压器组成,且每个三相逆变器采用低频PWM调制策略,实现输出电压调节。构建了一台8通道48脉冲的PWM逆变器样机,在各种运行状态下的输出波形以及相关测试数据验证了所提出的模块化多脉冲逆变器在输出波形、开关频率以及输出调节特性等方面的优势。     

多燃烧器电磁炉谐振逆变器PDM-AVC混合调功策略

针对多燃烧器电磁炉存在低频噪音的问题,可通过恒频调功方式来解决。分析了非对称电压消除（AVC）恒频调功法的输出功率特性,指出其功率调节范围窄且无法应用在轻负载的缺陷。提出一种基于脉冲密度调节的非对称电压消除（PDM AVC）混合调功策略,该方法在轻载时通过调节脉冲密度与移相角来实现输出功率的调节,其他负载下采用AVC调功,从而实现零电压开关（ZVS）,减少IGBT的功率损耗,并实现了功率输出全范围调节。最后通过仿真试验验证了该混合策略的可行性和有效性。     

CLLLC谐振变换器变频移相混合控制方法

针对CLLLC谐振变换器存在脉冲频率调制的电压增益范围不足、相移调制的效率较低的问题,提出了一种可同时调节开关管占空比与开关频率的变频移相混合控制方法.该方法可以根据输入电压范围与负载功率变化范围自由切换混合控制模态以实现宽范围软开关与高运行效率,具有极高的调节自由度,且通过移相控制降低了启动时的冲击电流从而实现了软启...     

PDM功率控制在20 kW感应透热设备中应用

脉冲密度调节(PDM)可以用来驱动谐振功率逆变器,并且性能要优于脉冲宽度调节。其主要优点为在调节负载功率的同时能保证逆变器开关器件始终工作在零电压和零电流开关状态。PDM应用于谐振功率逆变器能使整个运行过程都具有较高的功率因数和较低的谐波畸变率。然而,在PDM下,逆变器的输出功率响应往往是离散和非线性的,这就要求找出一种控制策略能够实现可靠的负载功率调节。在此针对PDM谐振逆变器提出了一种功率控制的实现方法。一个预期算法和滞环控制组合的闭环反馈策略被用来获得一个精确的负载功率调节。实验结果表明,精确的功率调节能够在较大的功率范围内实现。     

脉冲均匀调制功率控制串联谐振式逆变器

提出一种脉冲均匀调制功率控制串联谐振式DC/AC逆变器,对其开关进行了均匀对称间隙控制。逆变器承担逆变和功率调节两项任务,并始终工作在负载谐振状态,开关管工作在近零电流开通和关断(ZCS)状态。与脉冲密度调制(PDM)功率控制DC/AC逆变换器相比,具有输出电流平稳,控制脉冲分布均匀、电流连续等优点,即使在轻载情况下,也能使逆变器输出电流波动变小。     

一种采用无损有源箝位辅助电路的软开关高频链DC-AC变换器

提出一种采用无损有源箝位辅助电路的移相脉宽调制(phase shifted pulse width modulation,PSPWM)高频链DC-AC变换器。相比于当前的两级逆变技术,该变换器实现了单级功率变换,省去了两级逆变器中的DC-DC变换器,减小了变换器复杂度。该变换器采用双极性PSPWM调制,输出电压的总谐波失真(total harmonic distortion,THD)较低。在目前技术中,双向开关管在双极性调制下较难实现软开关。提出一种无损有源箝位电路,箝位变压器和双向开关管两端电压,实现了双向开关管的软开关,提高了变换器效率。分析该变换器的调制方法、工作模态及变换器软开关过程,通过搭建一台200W的实验样机,验证理论分析的正确性。实验结果显示,提出的变换器的峰值效率可达92.25%,输出电压THD在0.02~20k Hz宽范围内均低于0.22%。     

混合级联H桥逆变器的调制策略优化方法

多低压单元的混合级联H桥逆变器在电平切换时由于具有更多冗余开关状态,通过多载波移幅法对低压单元调制能很好地解决电流倒灌问题,但多载波移幅法由于自身特点存在级联单元输出功率不均衡、逆变器输出电压等效开关频率不高等不足.为此,针对直流侧电压比1∶1∶2的混合级联九电平逆变器,提出一种脉冲宽度调制与阶梯波调制相结合的混合调制...     

基于DSP的PSPWM控制在DC/AC中的应用研究

逆变电源输出功率的调节方式有多种,分析了逆变电源的功率控制原理,阐述一种采用软开关相移脉宽调制(Phased Shifted Pulse Width Modulation,简称PSPWM)方式的功率调节,对其工作原理进行分析和仿真,同时设计了基于DSP的串联谐振式逆变电源系统并进行实验.仿真和实验结果均表明,采用基于DSP的PSPWM功率控制方式能实现逆变电源的输出功率调节,开关器件工作在零电压开通和关断状态,大大减小了器件的功率损耗,提高了系统的整体效率.     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。     

A novel modulation technique with interleaved‐and‐shifted shoot‐through state placement for quasi‐Z‐source inverters

In this paper, a single‐phase quasi‐Z‐source (qZS) inverter (qZSI), integrating the pulse width modulation (PWM) control with interleaved‐and‐shifted shoot‐through state (STS) placement modulation technique, is proposed to simultaneously achieve both dc voltage boost and dc‐ac inversion. Instead of placing the STS in both inverter legs simultaneously, the addressed method inserts the STS only in left/right inverter leg separately during the positive/negative half cycle of the output voltage to reduce switching losses and thermal stresses of the power devices. The STS shift is also studied to decrease the switching numbers of power devices and thus can improve the efficiency further. Theoretical analysis and design guidelines of the studied inverter are included. Improvement in effectiveness and performance of the devised scheme and modulation strategy are proved experimentally and compared with the previous studies on a built laboratory prototype.     

基于电容箝位五电平H桥的逆变器应用

为研究基于电容箝位五电平H桥逆变器的应用,以电容箝位5电平H桥构成三相逆变器,结合电容箝位3电平和常规H桥电路的优点,并采用消谐波PWM和载波相移PWM相结合的调制策略,对所采用的逆变器拓扑及其控制策略的有效性进行了仿真和实验验证。结果表明:所采用的逆变器拓扑可以方便地得到5电平输出,提高了输出电压和功率等级;所采用的控制策略能够有效提高等效载波频率,降低滤波器的体积和容量;两种调制方法的结合可发挥各自的优势,使控制灵活、实现简单。     

A highly efficient single‐phase sine‐wave inverter with single‐switch high‐frequency modulation

This paper presents a highly efficient single‐phase sine‐wave inverter with single‐switch high‐frequency modulation. In this topology, a control circuit is connected at the lower arm of a full‐bridge inverter to control the output voltage across the full‐bridge inverter. The switch at the lower arm of the full‐bridge inverter controls the output voltage of the full‐bridge inverter by increasing or reducing the voltage level at the lower arm of the inverter. This switch of lower arm is controlled by a high‐frequency sinusoidal pulse width modulation (SPWM) switching signal, while the power switches of the full‐bridge inverter operate with a square‐wave switching signal at the line frequency to unfold DC–AC inversion, thus producing a sinusoidal voltage at the load. Both computer simulation and experiment are carried out to verify the performance of the proposed topology. Experimental results from a 1000‐W laboratory prototype are presented to testify and validate the analysis, design, and performance of the proposed topology. The results show that the proposed topology has nearly sinusoidal output voltage and current waveforms with a total harmonics distortion of less than 5%. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

级联式电力电子变压器混合脉宽调制谐波分析及均衡控制

针对基于级联H桥及隔离双向DC/DC变换器的电力电子变压器,提出一种混合工频和高频调制的混合脉宽调制(HPWM)策略。基于波形合成原理及双重傅里叶积分方法,对5电平级联H桥HPWM输出电压频谱表达式进行了理论推导,并与载波移相调制时输出电压谐波特性进行对比。结果表明HPWM输出电压波形仅含有基波与载波边带谐波,在不增加谐波总畸变率的同时可降低系统开关频率。为解决HPWM时各模块开关模式不对称造成的中间直流电压不均衡问题,提出一种前级级联H桥采用开关函数轮换控制与后级隔离双向DC/DC变换器电压反馈加前馈控制相结合的子模块均衡控制策略,有效确保子模块功率及电容电压处于相同的动态变化范围。仿真和实验结果验证了HPWM谐波分析的正确性及所提控制策略的有效性。     

一种混合9电平电压源逆变器及其变频脉宽调制

介绍了一种应用于中高压变频调速装置的9电平输出电压源逆变器，逆变器的主电路由2种不同拓扑结构的逆变电路组成，分别使用不同参数的开关器件实现，可以综合利用阻断电压高的器件和开关速度快的器件的优点。分析了逆变器主电路的拓扑结构及特点，研究了主电路的开关模式后提出了一种基于载波调制的适合于任意电平数目混合逆变器的PWM(脉宽调制)算法，最后仿真研究了混合9电平逆变器在变速驱动场合中的应用，并验证了算法的有效性。对线电压的频谱分析表明，混合9电平逆变器有很好的输出波形，输出谐波含量少，在高频段输出线电压的总谐波畸变率小于5％，输出电压的dv／dt小，可用于驱动大容量的中高压异步电动机。     

一种带储能的级联光伏逆变器的协同调制方法

提出一种带有储能的混合级联光伏逆变器结构,并针对该逆变器的结构和工作原理,提出基于特定谐波消去(SHE)与载波移相(PS-PWM)调制的协同调制方法。该逆变器将1个储能单元与数个光伏单元混合级联,储能单元使用SHE消除其输出电压中的部分低次谐波,光伏单元采用PS-PWM技术补偿储能单元输出中未被消除的低次谐波,从而进一步降低总的输出电压中谐波含量。仿真结果表明,对于储能单元与光伏单元的输出电压幅值和相位不同的情况,相比于采用单一的PS-PWM调制,采用协同调制方法的输出电压中低次谐波含量与总谐波失真(THD)均较低。     

考虑中性点电位的三电平虚拟空间矢量窄脉冲抑制

三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)应用广泛,但由于是三电平控制,在某些区域会产生窄脉冲,从而带来不必要的开关损耗和热量积累。分析了VSVPWM的窄脉冲分布,利用差模电压和共模电压对窄脉冲进行了抑制,同时将中性点电位控制在小范围内波动。仿真和试验证明了该方法能够抑制绝大部分窄脉冲,并且不会造成输出波形畸变和谐波增加。     

基于改进非零矢量脉宽调制的三相逆变器共模电压抑制方法

三相逆变器的电机驱动系统会产生较大的共模电压,其对电机的危害巨大,传统脉宽调制(PWM)共模电压抑制方法忽略了死区的影响。为使得永磁同步电机三相PWM逆变器输出的共模电压得到有效抑制,在分析传统共模电压抑制方法的基础上,提出了一种基于改进非零矢量调制方法。该方法能较好地消除加入死区时间后逆变器输出的共模电压尖峰。利用仿真软件验证了所提方法的有效性。