三电平H桥级联逆变器载波移相脉宽调制方式

在三电平H桥级联(3-LHC)多电平主电路中,传统的载波层叠脉宽调制难以实现各级联单元的功率平衡,而基于两电平级联的载波移相脉宽调制又不能直接运用.中点箝位(NPC)三电平桥臂内只能采用载波层叠脉宽调制,而H桥的桥臂间和各H桥之间则既可以采用载波层叠脉宽调制也可以采用载波移相脉宽调制.基于这一原理,提出了2种适合3-LHC多电平的载波移相脉宽调制方式,分别为基于五电平、三电平载波层叠的载波移相脉宽调制.前者仅在级联单元间使用载波移相,而后者在级联单元间和桥臂间均采用载波移相.仿真对比分析结果表明,基于五电平载波层叠的载波移相脉宽调制是该拓扑中较理想的调制方式.实验结果证实该方法具有很好的效果.

基于Buck型DC/DC变换器的移相脉宽调制策略

Buck型DC/DC变换器采用传统脉冲宽度调制时,输出电压谐波频次比较丰富,对于一些对特殊频次谐波比较敏感设备来讲,这是极为不利的,为了消除或降低某些频次谐波含量,提出一种移相脉宽调制策略。介绍了Buck型DC-DC变换器的基本结构,对比分析了传统脉宽调制和移相脉宽调制策略对输出电压谐波分布的影响,并对两种脉宽调制下输出电压和电感电流性能进行了仿真研究。仿真结果表明所提移相脉宽调制具有更小的输出电压纹波。

采用载波移相脉宽调制算法的模块化多电平逆变器研究

从模块化多电平逆变器的拓扑结构和工作原理入手,建立MMC的等效数学模型,介绍了载波移相正弦脉宽调制策略应用于MMC的实现方法,讨论了两种不同的电容电压控制策略,并在MATLAB/Simulink中对基于CPS-SPWM调制策略的MMC逆变系统进行建模仿真,对比分析了阻感负载下电压闭环均衡策略和电压排序均衡策略的控制效果,验证了CPS-SPWM调制策略应用于MMC的优点。

载波移相调制下模块化多电平变换器的两类共模电压机理分析

在载波移相脉宽调制下,适用于中压应用的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)存在两类共模电压(common-mode voltage,CMV)问题,即系统共模电压(system CMV,SCMV)与桥臂共模电压(arms CMV,ACMV)。目前还未有学者对两类CMV的产生机理和基本成分进行详尽的分析,文中以开关函数和子模块电容电压波动为出发点,进而得出两类CMV的基本成分和产生来源,然后对SCMV影响下的轴电压和轴电流及ACMV影响下的桥臂环流进行分析;利用得到的两类CMV的表达式对CMV抑制策略下两类CMV的相互关系进行分析,并对两类CMV的机理分析进行仿真和实验验证,为研究两类CMV对MMC系统产生的影响及其抑制策略提供理论依据。

非对称级联多电平功率放大器的虚拟载波移相PWM调制策略

由N个相同H桥功率模块(H-bridge power module,HBPM)组成的传统级联H桥功率放大器(cascaded H-bridge power amplifier,CHB-PA)最多可输出2N+1的电平数,输出电平数直接影响功率放大器的正弦特性和保真性能。在级联HBPM数量相同的情况下,首先提出了一种非对称级联多电平功率放大器(asymmetrical cascaded multilevel power amplifier,ACM-PA);其次,为了与传统CHB-PA有相同HBPM数目的ACM-PA,提出一种虚拟载波移相脉宽调制(virtual carrier phase shift pulse width modulation,VCPS-PWM)策略,将输出电平数提高到6N-3;最后,通过仿真对比验证了所提出的ACM-PA和VCPS-PWM可以显著提高输出电平数,降低负载电流的总谐波失真,提高功率放大器的保真性能。

载波移相正弦脉宽调制的两电平级联柔性直流谐波分析

介绍了一种新的采用两电平级联技术换流器的拓扑结构和工作原理,分析了载波移相正弦脉宽调制(carrier phase shifted-sinusoidal pulse width modulation,CPS-SPWM)在这种新型拓扑结构的应用机理,搭建仿真模型分析了两电平级联基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)技术的谐波情况,并分析了谐波含量与子模块数的关系。

载波移相PWM调制下的MMC电压平衡控制策略

模块化多电平变换器(MMC)具有模块化,标准化和提高电能质量的优点,在大功率电能变换领域具有较大吸引力,但MMC应用的技术难点之一为电容电压的平衡控制。为此,提出了一种载波移相脉宽调制(PWM)下的MMC电压平衡控制策略。新型电压平衡方案中无需对桥臂电流进行测量,而使用线性化方法设置脉冲,以控制电容电荷转移来平衡MMC中的电容器上电压。电压平衡算法将在每个载波周期内运用,降低了计算负担。最后,进行了仿真研究,并搭建MMC原理样机开展了试验研究,仿真和试验结果验证了新型MMC电压平衡方法的有效性。

基于DSP与FPGA的MMC载波移相调制SPWM方法实现

在研究载波移相正弦脉宽调制(CPS-PWM)原理的基础上,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)适合模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的载波移相PWM发生器。其采用主从式控制结构,主控制器DSP产生调制信号,从控制器FPGA产生载波信号并通过载波移相调制算法输出PWM信号,主从控制器通过串行通信进行数据交换和时序同步。对设计方案进行仿真和实验验证,表明了设计该PWM信号发生器的正确性与可行性。

基于载波移相调制的MMC控制策略研究及仿真

为研究模块化多电平换流器(MMC)的控制策略,首先介绍了MMC的拓扑结构及其基本工作原理,在对比其他调制策略的基础上,综合考虑该新型换流器的结构特点以及需要实现的电平数,选取了载波移相正弦脉宽调制策略(carrier phase-shifted PWM,CPS-PWM);接着根据子模块能量均分和电压均衡两种原则,针对载波移相调制策略,选择了一种子模块电容均压策略,以确保子模块电压稳定在同一水平;最后通过仿真结果验证所设计的控制策略的有效性。

T型H桥级联多电平变换器的改进型脉宽调制策略

针对T型H桥级联变换器的拓扑结构及其调制策略进行分析和研究,提出了基于载波移相脉宽调制(CPS-PWM)的改进型调制策略。以单极倍频CPS-PWM所得的虚拟五电平波形作为T型H桥的输出目标,结合T型H桥变换器输出不同电平时的开关模式,遵循"改变最少个数开关管状态来实现输出电平改变"原则,逆向推导T型H桥变换器的PWM信号,并在此基础上给出基于T型H桥单元级联多电平变换器的调制策略。搭建了基于T型H桥级联的单相静止同步补偿器(STATCOM)样机,分析了T型H桥上、下电容均压策略,最后通过仿真和实验结果验证所提调制策略以及电容均压策略的正确性和可行性。

基于FPGA的全数字化移相PWM控制器设计

移相脉宽调制在大功率开关电源控制中有着广泛的应用.本文介绍了一种新型的基于FPGA的全数字化移相脉宽调制控制器,并使用VHDL语言和有限状态机法设计了控制器中DPWM、ADC等多个模块.最后通过一台500W/48V样机对设计的控制器进行可行性实验验证,结果表明该数字控制器能实现预订的功能以及零电压软开关,效率达到91%.此方法设计的移相脉宽调制器的特点是能实现开关电源控制的全数字化.

移相全桥PWM控制的薄膜表面处理电源研究

为降低中小功率薄膜表面处理电源成本,提出了一种基于移相全桥脉冲宽度调制(PWM)控制方式的塑料薄膜表面处理电源,在中小功率应用场合可取代传统调压方式的薄膜表面处理电源。采用锁相环技术实现了输出电流的频率跟踪控制和功率开关的零电压开关(ZVS),降低了硬开关造成的电磁干扰(EMI)和尖峰电压。实验结果证明了该控制方法的正确性及可行性。

感应耦合电能传输系统的移相与脉冲密度混合电压调控策略

针对感应式无线电能传输系统中高频逆变器效率和负载电压无级调节的两个关键问题,提出一种移相脉宽调制(PSPWM)和脉冲密度调制(PDM)兼用的混合调制方法,其中,变流器主频率一定、开关处于电压软开关状态,有选择地对PDM中某一脉冲实施移相处理,并利用脉冲密度数和移相角大小调节输出电压和功率,实现变流器的高效率运行和输出电压平滑稳定调节。通过实验,对上述PDM和PSPWM与所提出的混合调制方式的负载输出电压平滑性与逆变器效率进行了对比分析,所提出的混合调制方式在实现无级调压的情况下纹波系数较PDM减少了9%、逆变器的损耗相对于PSPWM减小了5%～20%。

基于DSP产生的移相PWM点焊控制脉冲软件设计

在分析TMS320LF2407A DSP硬件结构及产生PWM输出脉冲原理的基础上,推导并建立了各控制寄存器的十进制赋值和输出PWM参数关系的计算公式。利用TMS320LF2407A Demo板以及C语言和汇编语言混合编程,按照推导的计算公式对软件中各控制寄存器赋值进行灵活调整,从而为DC/DC全桥逆变点焊电源实现零电压软开关(Zero Voltage Switching,简称ZVS)运行模式提供了所需要的频率、死区时间和脉冲移相角的PWM波形。

三相多电平电流型逆变器载波相移SPWM技术

载波相移正弦脉宽调制(Carrier Phase Shifted-Sinusoidal Pulse Width Modulation,简称CPS-SPWM)技术是一种优秀的开关调制策略,能够在较低开关频率下获得等效高频载波的效果,目前已较广泛地应用在电压型多电平逆变器(Voltage Source Inverter,简称VSI)中。首先分析了一类三相电流型多电平逆变器(Current Source Inverter,简称CSI)的工作原理;基于CPS-SPWM技术的调制机理,提出了该技术在该类多电平CSI中应用的可行性,并给出了具体实现方法。最后建立了三相五电平CSI实验系统,验证了CPS-SPWM技术在该类拓扑中应用的可行性和优越性。

基于载波移相技术的电铁电能质量治理方案

针对现阶段电气化铁路的电能质量治理的现状提出在电气化铁路车站附近装设无功补偿装置对供电电能质量进行治理。提出了多重化SVG并联运行与高压电容器组配合使用的补偿方案,设计了SVG的控制策略,并在控制策略中引入了载波移相技术。应用MATLAB/SIMULINK软件进行了建模仿真,仿真结果表明本文所设计的方案能够很好地实现对车站附近的供电电能质量的治理,而且载波移相技术的应用,提高了电力电子器件的等效开关频率,减少了SVG输出电流的谐波含量。仿真验证了文中设计方案的可行性和控制效果,有效提高了牵引供电系统车站附近的供电质量和稳定性。

一种用于核物理放电电源的移相控制技术

气体放电研究是核物理聚变科学研究的必用技术,其放电电源可靠工作是关键。针对核聚变电弧负载特殊的负阻特性和放电电源需良好的陡降特性,提出使用数字信号处理器(DSP)来实现对放电电源全桥逆变环节进行移相脉宽调制(PWM)控制。分析了移相PWM控制技术的原理,结合DSP实现移相控制的方法,给出了移相角为θ时各开关器件的控制脉冲,并设计了相应的驱动电路。在国内某双一流高校核聚变科学所建立的"等离子体-波相互作用实验系统"应用中验证了该控制方法的可行性和智能性,并取得了良好的控制效果。

一种新型移相控制全桥零电流变换器

提出了一种应用于高压大功率场合的新型电流型移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器。辅助电路与变压器初级串联,由电容和两个辅助开关构成。用它代替传统移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器中与变压器绕组并联的电容,旨在减少开关损耗及避免传统变换器存在的电流占空比丢失等。主开关管和辅助开关管均能在全范围输入和负载内实现软开关。分析了其工作原理、辅助电路电容的选择等,最后进行了20kHz,1.2kW的原理样机验证。

占空比移相半桥DC/DC变换器的研究

对一种采用占空比移相PWM控制方式的改进型半桥DC/DC变换器进行了研究。针对对称半桥在占空比很小时无法实现软开关和不对称半桥变压器必然存在直流磁化电流以及器件电压应力不同等问题,该控制方法引入一个附加的二极管和开关管,消除了因为漏感和寄生电容谐振引起的损耗,并实现了开关管的ZVS。在同样条件下将该控制方法与对称半桥进行了对比。实验结果证明,使用该方法可以实现变换器的高频运行,并且在宽范围的输入电压下保持较高的效率。

三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器

提出一种三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器。该补偿器主电路由具有独立直流侧电容的三相电压源型逆变器通过单相耦合变压器级联而成,耦合变压器的容量为补偿器容量的1/3,具有逆变器中开关器件的开关应力小、直流侧电容电压波动小、补偿电流的波形品质好等优点。采用移相脉宽调制技术可以在不改变输出电压品质的情况下降低逆变器的开关频率,将输出电压的谐波主频带推至3倍开关频率附近,采用d-q解耦控制可提高补偿器的响应速度。考虑到补偿器中各逆变器可能存在参数不一致的问题,对各逆变器的直流侧进行电压平衡控制,仿真实验证明了该补偿器及其控制方法的正确性和有效性。