Comparison of performance between bipolar and unipolar double-frequency sinusoidal pulse width modulation in a digitally controlled H-bridge inverter system

By deriving the discrete-time models of a digitally controlled H-bridge inverter system modulated by bipolar sinu- soidal pulse width modulation （BSPWM） and unipolar double-frequency sinusoidal pulse width modulation （UDFSPWM） respectively, the performances of the two modulation strategies are analyzed in detail. The circuit parameters, used in this paper, are fixed. When the systems, modulated by BSPWM and UDFSPWM, have the same switching frequency, the stabil- ity boundaries of the two systems are the same. However, when the equivalent switching frequencies of the two systems are the same, the BSPWM modulated system is more stable than the UDFSPWM modulated system. In addition, a convenient method of establishing the discrete-time model of piecewise smooth system is presented. Finally, the analytical results are confirmed by circuit simulations and experimental measurements.

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%。

基于DSP的SPWM变频电源的设计

本文主要介绍了基于正弦脉宽调制(SPWM)变频电源的软硬件设计方法。主电路由不可控整流及智能功率模块(IPM)电路组成,使得变频电源具有较高的可靠性;控制部分采用TI公司的DSP实现了基于单极倍频的SPWM波形的数字化生成算法,该算法具有谐波失真小等优点,另外在软件设计中采用了双闭环数字PID控制方法,使得变频电源的输出稳定性得到了进一步的提升。

基于CPS-SPWM策略控制的级联H桥逆变器研究

针对传统两电平逆变器拓扑结构已无法满足中高压大容量电动机领域场合应用的问题,以级联H桥为基本拓扑,分别研究了双极性载波移相SPWM调制策略及单极倍频载波移相SPWM调制策略的基本理论和仿真实现,并比较了二者的优缺点。对H桥数量、调制度、调频比等可能影响波形质量的因素进行对比分析。结果表明,载波移相SPWM(CPS-SPWM)调制策略具有等效工作频率高、开关损耗小、动态响应速度快等特点,适用于级联H桥多电平逆变器。在设计时需要综合详细的主电路拓扑结构、合适的调幅比和调频比,以获得最优的输出波形。

采用复合控制的SPWM逆变电源研究

针对低压直流供电逆变电源的特点,在逆变电源的主要控制策略和单极性弱倍频SPWM控制方式基础上,提出了一种用于逆变电源的复合控制方法,介绍了该复合控制方法中电压有效值环控制、DC分量控制、重复控制及电压电流双闭环瞬时值控制等控制环节的设计机理。以DSC MC56F8346为控制核心,设计了一款4 k V·A低压直流供电的逆变电源原理样机,给出了详细的软硬件实现方法,并进行了实验验证,结果表明了采用这种复合控制方法进行SPWM逆变电源设计的可行性。

400Hz逆变电源新型多环控制系统

提出一种基于单极性倍频正弦脉宽调制(sine pulse width modulaton,SPWM)调制方式的新型多环控制逆变电源控制系统。通过对组合式400 Hz三相逆变电源系统中相位不平衡的分析,提出一种基于相位反馈的多环控制策略;针对大功率逆变电源系统输出电压谐波含量较高的问题,将新型多环控制策略与单极性倍频SPWM调制方式相结合,并给出上述控制系统在DSP中的实现方法。该控制系统能够实现相位自动调整,并将输出电压谐波含量控制在2%之内。最后通过系统仿真对比实验证明该控制系统的先进性,并通过实验验证该系统的正确性。

近地表电磁探测多频数字驱动信号产生技术

针对近地表频率域电磁探测对发射信号的要求,以单极性倍频正弦脉宽调制技术(Si-nusoidal pulse width modulation,SPWM)为基础,利用现场可编程门阵列(Field-programma-ble gate array,FPGA)作为硬件平台,构建了基于嵌入式NiosII软核的片上系统SOPC(Sys-tem-on-a-programmable-chip);采用硬件描述语言(Verilog)实现多频SPWM的数字算法,产生频率间隔小、谐波失真(THD)低的多频数字驱动信号,克服了伪随机法频率间隔固定、系统结构复杂、位流法过分依赖负载线圈、算法复杂的缺点。最后,通过理论仿真和试验验证了本文方法的优越性。

1kW光伏逆变系统的设计

针对中小型光伏发电系统的特点,基于两级式变流器结构,前级采用隔离型全桥DC/DC升压电路,使用移相PWM软开关控制,后级采用全桥逆变电路,使用单极性倍频SPWM控制,研制了1k W的光伏逆变系统。该系统具有独立/并网两种工作模式,可稳定输出标准正弦单相220V/50Hz交流电压。

一种可适时监控的风光互补用逆变器研究与设计

研制了一种适用于风光互补发电系统的逆变器,介绍了该逆变器的电路拓扑结构、工作原理和实现方法。该逆变器由前级基于UC3875的Boost型隔离型全桥变换电路和后级基于单极性倍频SPWM调制的DC/AC全桥逆变电路组成,设计了两种监控方式,可实时监控逆变器的运行状态。研制了一台48 V/50 Hz/1 kW的样机,已成功应用于风光互补发电系统,为风光互补发电的的应用提供了一种理想的解决方案。