直流母线电流采样电压空间矢量脉冲宽度调制

针对直流母线采样电机控制系统电压空间矢量脉冲宽度调制问题,分析传统空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方法的电流采样机理,揭示其在直流母线采样系统中不可观测区域的存在机理,通过定义最小采样时间的概念精确划分出直流母线电流采样不可观测区域,进而通过插入测量矢量和补偿矢量提出直流母线采样电压空间矢量脉冲宽度调制(SSVPWM)方法及其电流重构策略。通过实验验证了所提方法的电流采样误差低于2%、相电流高次谐波含量低于3%、三相电流畸变率低于1.6%,为高性能矢量控制提供了精确的电流测量。

基于DSP56F805的脉冲变极性弧焊逆变电源数字化脉冲宽度调制技术

采用Motorola公司的混合型16位数字信号处理器DSP56F805建立了基于双数字信号处理(DSP)的脉冲变极性弧焊逆变电源全数字化控制系统。利用DSP内部集成的脉冲控制调制(PWM)模块,通过选择合理的工作模式实现了一次逆变PWM脉冲和二次逆变极性变换控制信号的直接数字化控制。A/D采样与PWM的同步避免了开关过程中的电压、电流尖峰干扰,提高了控制系统的工作稳定性和可靠性,实现了中频变极性和低频脉冲复合控制的变极性输出焊接电流波形,为提高TIG焊接工艺质量奠定了基础。

T型三电平逆变器合成脉冲宽度调制相电流重构策略

针对传统T型三电平逆变器空间矢量脉冲宽度调制单电流传感器相电流重构技术存在不可观测区问题,该文分析T型三电平中点电流采样原理以及中点电流不可观测区的存在机理,提出中点电流单传感器采样合成脉冲宽度调制相电流重构策略,通过在不同区域对不满足最小采样时间要求的可观测电压矢量进行补偿,同时利用合成零矢量原理对补偿矢量进行抵消以满足伏秒平衡原理,消除了不可观测区。最后通过实验验证所提方法的电流重构误差低于2.5%,相电流总谐波畸变率低于3.21%,可为控制系统提供准确的重构相电流。

负反馈和状态空间重构的UPWM失真问题校正方法

针对数字D类音频功率放大器中的均匀采样脉冲宽度调制(Uniform-Sampling Pulse Width Modulation,UPWM)失真,提出了一种负反馈和状态空间重构的全数字UPWM失真问题校正方法。该方法利用数字Σ-Δ(Sigma-Delta)调制器的高开环增益特性,通过构造包含数字Σ-Δ调制器和UPWM发生器的闭环负反馈环路,使得环路的输入与输出近似呈线性关系,从而校正UPWM产生的失真。在构造闭环时,通过对数字Σ-Δ调制器的状态空间表达式进行重构,并添加插零值模块和抽取模块使该环路在保持稳定性的同时,拥有与原数字Σ-Δ调制器相同的噪声整形效果。实验结果表明,该方法相比其他的UPWM失真校正方法,不仅能降低谐波失真,还能大幅降低数字UPWM调制器输出信号的本底噪声,从而可使数字UPWM调制器在频率6 kHz和幅度为满量程的-5 dB的正弦数字信号输入情况下,输出信噪失真比达到95.26 dB,同时所提方法可全数字电路实现、硬件实现简单且易于移植。

带扩频调制的免滤波脉冲宽度调制器设计与实现

针对免滤波数字D类功放的高电磁干扰(Electro-Magnetic Interference,EMI)问题,本文提出一种用于免滤波数字D类功放的扩频调制方法。该方法利用线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register,LFSR)产生的伪随机数列的奇偶性来改变功放输出UPWM信号的脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF),使功放输出信号在PRF及其谐波处的能量更加分散,从而降低EMI。基于该方法,本文设计并使用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现了一个带扩频调制的免滤波脉冲宽度调制器。实验结果表明,采用该扩频调制方法的免滤波脉冲宽度调制器可使其输出的UPWM信号的带外频谱峰值幅度减小27.3 dB,从而降低输出信号的高频成分幅度,达到降低EMI的目的。

基于TI DSP的永磁同步电机三电阻电流采样的实现

为实现永磁同步电机(PMSM)的高性能、低成本矢量控制,改进三电阻电流采样法。针对三电阻电流采样法存在非观测区的问题,提出了根据脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)波形动态设置电流采样点、对PWM进行移相重构电机电流的方法,提高母线电压利用率,提升电机控制系统的输出能力。基于德州仪器公司的数字信号处理器(TI DSP)平台实现该方法的软件算法,通过实验验证本文方法的正确性和可靠性。

基于加权平均采样的单极性倍频调制策略研究

针对对称规则采样引起非期望载波谐波,非对称规则采样增加控制器计算负担等问题,提出了一种加权平均采样脉冲宽度调制(PWM)策略。通过对调制信号进行重构,利用双重傅里叶变换建立了精确谐波解析表达式,并分析了不同加权系数对逆变器输出谐波性能的影响,详细阐述了该单极性倍频调制策略的应用优势及其具体实现方法。实验结果表明,所提出的调制策略可有效抑制单极性倍频调制输出的奇数倍次载波谐波,且算法简单易于实现,降低了系统对控制器的实时性要求。

基于线性采样的SPWM研究与实现

提出了一种基于采样点一阶保持的线性外推正弦脉冲宽度调制(SPWM)新方法。详细论述了该方法的基本原理,给出了开关时刻的计算公式,并与传统的自然采样法和规则采样法进行比较,然后对该方法进行了仿真研究和实验验证。仿真和实验波形均表明,该线性采样法产生的SPWM波形谐波含量与采用自然采样法时相似,比采用规则采样法的谐波含量小,同时该方法和规则采样法一样易于数字化实现。

HDS模型在调宽采样控制系统中的应用

对一类脉冲调宽采样控制系统提出了HDS(混合动态系统 )的模型 .这种新模型的优点在于 ,不仅对传统意义下的采样时刻的动态变量进行分析 ,而且可以对任何时刻的状态进行分析 .这里构造了混合状态空间中的不变集 ,证明了系统在HDS意义下的渐近稳定性 .

自然采样法的SPWM实时运算硬件设计

0引言采样定理又称Nyquist采样定理、香农采样定理。它是信息论尤其是信号处理与通讯领域中的一个重要理论。采样是指将连续信号转换成一数值序列。PWM(Pulse Width Modulation)控制即对脉冲宽度进行调制的技术,通过对脉冲的宽度进行调制,等效获得所需波形。PWM控制技术在实际工程中得到了广泛应用,尤其应用在逆变电路中,现在绝大部分的逆变电路都是PWM型逆变电路。

应用于DC-DC转换器的电流采样电路

设计了一种应用于DC-DC转换器的电流采样电路。提出了一种新型的电感等效直流电阻(DCR)采样方法,利用电感自身的DCR实现电流的采样与限流功能,节省了采样电阻,提高了DC-DC转换器的转换效率。同时电路将传统结构中的电流采样电路与脉冲宽度调制(PWM)比较器进行了合并,使系统结构更加简单。在基于0.35μm双极CMOS DMOS(BCD)工艺设计的DC-DC转换器中进行了验证,测试结果表明该DC-DC转换器输入电源电压为4.5~38 V,输出电压为0.6~12 V,负载电流最大可达5 A,转换效率可达95%,可以满足一般的电源应用需求。设计的DC-DC转换器面积为2.30 mm×2.30 mm,其中电流采样电路部分面积仅为0.30 mm×0.40 mm。

用于数字D类音频功放的伪自然采样算法综述

伪自然采样方法是对数字D类音频功放中均匀采样脉冲宽度调制(Uniform-sampling Pulse Width Modulation,UPWM)失真校正的主流方法。近年来,如何使伪自然采样算法在校正谐波失真的同时降低算法的计算复杂度成为研究重点。首先介绍了伪自然采样方法的谐波失真校正原理,然后从UPWM面临的问题出发分别描述和分析了近年来涌现的各种伪自然采样算法的原理及其存在的问题,最后从谐波失真校正效果和计算复杂度方面比较和综合评价了不同伪自然采样算法,并展望了伪自然采样算法未来需要进一步研究的方向。

基于切线逼近法的非对称规则采样SPWM方法

[目的]为改善舰船高频逆变充电装置输出正弦波的质量,同时降低CPU占用率,提出一种基于切线逼近的非对称规则采样正弦脉冲宽度调制(SPWM)方法。[方法]根据基于切线逼近的非对称规则采样SPWM方法的基本原理及计算方法,搭建Matlab/Simulink仿真模型,设计适用于高频逆变充电装置的软件算法流程,并对切线逼近法的实际输出效果进行仿真对比和实验验证。[结果]仿真结果表明,在纯阻性负载和阻感性负载下,基于切线逼近法的负载端波形的总谐波失真(THD)分别为2.12%和2.08%,其波形质量优于对称规则采样法;实验结果表明,基于切线逼近法的负载端波形的THD明显低于对称规则采样法,当输入线电压有效值为580 V(调制比为0.8)时,输出波形的质量相对最优。[结论]基于切线逼近的非对称规则采样SPWM方法克服了传统对称规则采样法的输出波形质量不高,以及传统非对称规则采样法的采样频率高、CPU占用率高等缺点,研究成果可为舰船高频逆变充电装置设计提供参考。

采用Σ-Δ调制器实现的电源控制器

对二阶1位Σ-Δ调制器原理、系统稳定性进行了分析。由于Σ-Δ调制器采用了过采样技术,能对基带内噪声进行整形,因此输出的信号具有高信噪比。在此基础上,将其应用于DC-DC控制器,设计出了一种数字调制方式降压型直流-直流控制器。这种转换器采用离散时间的Σ-Δ调制器实现,采样频率为10MHz。与传统模拟调制方式的控制器相比,具有高信噪比,易于补偿等特点。

计及边带分量频率耦合的电压源型换流器输入导纳建模

在高比例可再生能源和高比例电力电子设备接入背景下,配电网中的谐波污染和耦合谐振特性逐渐向高频段扩展。高频谐振特性分析时,现有基于开关周期平均的电压源型变换器(VSC)单频阻抗模型难以满足奈奎斯特频率以上的阻抗建模精度需求。为此,该文分析了VSC控制器采样和脉冲宽度调制(PWM)环节产生的边带分量与扰动量之间的频率耦合机理;同时考虑两类边带分量的频率耦合,建立了适用于奈奎斯特频率以上的VSC多频耦合输入导纳模型;分析了PWM采样方式、抗混叠滤波器截止频率对VSC输入导纳的影响规律。基于硬件在环仿真平台的频率扫描和稳定性分析结果,验证了计及边带分量频率耦合的VSC输入导纳模型和相关理论分析的准确性。

互补非零矢量单传感器相电流重构策略

针对传统单传感器直流母线采样系统中相电流重构盲区问题,该文分析传统空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)技术的电流采样方法和重构盲区产生的原因,精确地划分电压空间矢量平面的各个区域。提出一种互补非零矢量脉宽调制(CNSVPWM)方法,通过在中调制区添加互补非零矢量来延长电流采样窗口的时间,满足直流母线电流最小采样时间要求,消除了电流重构盲区,拓展了电机的运行范围。仿真及实验结果表明,采用CNSVPWM方法电流总谐波畸变率(THD)低于6.15%,重构误差低于3%,电机在动态工况下运行正常。

微控制器PWM接口实现高分辨率D/A转换器方法研究

本文针对嵌入式应用中PWM(Pulse-WidthModulation)方式DAC(Digita-l to-Analog Converter)和独立DAC芯片选择问题,提出了通过插值方式和多PWM组合方式提高PWM方式DAC分辨率的方法;分析了PWM信号频谱,提出了模拟滤波器设计原则与方法.以MCU(Micro Control Unit)的PWM通道方式实现DAC,经过数据分析证明此方法稳定可靠.

基于FPGA的高性能D类功放控制器设计与实现

针对高性能音频D类功放系统,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)设计,实现了一个双声道均匀脉冲宽度调制(uniform pulse width modulation,UPWM)型D类功放控制器。该控制器使用由相同子滤波器抽头级联构成的半带滤波器并时分复用乘法器,以降低可配置插值滤波器的硬件资源消耗,利用sigma-delta调制器的高开环增益,通过构造一个基于查找表的误差校正模块,以较小的硬件代价来预校正控制器使用UPWM技术在信号带宽内所带来的非线性失真。测试结果表明该控制器输出信噪比可达114dB,互调失真仅为-97dB。

D类音频功率放大器控制方式综述

D类放大器虽然具有很高的效率 ,但由于功率晶体管的开关工作方式 ,D类放大器引入的失真通常大于线性放大器 ,这也是目前D类放大器在音频放大领域并未得到广泛应用的主要原因。D类放大器的控制方式是影响其性能的关键因素之一 ,研究适合的控制方法以改善D类放大器的保真度 ,是近年来电力电子技术和音频功率放大领域研究的热点。

三种SPWM波形生成算法的分析与实现

变频技术作为现代电力电子的核心技术,集现代电子、信息和智能技术于一体。而SPWM(正弦波脉宽调制)波的产生和控制则是变频技术的核心之一。本文对SPWM波形生成的三种算法--对称规则采样法、不对称规则采样法和等效面积法分别加以分析,并通过高精度定点32位DSP微处理器TMS320F2812在线生成SPWM波形。实验表明采用对称规则采样法产生的SPWM波形,具有速度快、变频方便等优点。采用等效面积法产生的SPWM波形具有精度高、输出波形谐波小,对称性好等优点。不对称规则采样法的性能介于二者之间。