一种基于开关纹波调制的Buck变换器通信方法

为了满足DC/DC变换器之间的通信需求,提出了一种基于二进制频移键控(2FSK)的开关纹波调制方案。通过对功率控制环中的载波进行2FSK调制,将基带信号的频率特征加载到PWM信号中,从而使得端口电压纹波包含数据信息,解调端口电压纹波可实现数据接收。该方案无需额外的通信芯片和耦合电路,极大节省了通信的硬件成本,功率/数据的同步传输可看作一种深度融合的能量-信息一体化。首先给出基于开关纹波调制和基于滑动离散傅里叶变换(SDFT)解调的具体方案;然后根据Buck变换器的小信号模型,分析了输出电压突变对通信的影响,最后搭建一个包含两个Buck变换器并联的实验平台,实现了10kbps的通信速率,验证了所提方法的有效性。

相位开关调制控制混沌研究

研究了相位开关调制控制混沌方法 ,通过对多涡卷蔡氏电路中的相位参数进行开关调制 ,可把多涡卷蔡氏电路由混沌状态控制到其平衡态和周期轨道 ,数值模拟结果证实了本方法的有效性 .

全硅集成光学——理论与工艺（Ⅹ）（续九）①第十讲干涉型硅波导电光调制开关

全硅集成光学——理论与工艺（Ⅹ）（续九）①第十讲干涉型硅波导电光调制开关赵策洲（博士，副教授）高勇②（西安电子科技大学，西安７１００７１）中图法分类号：ＴＮ２５１引言无间距定向耦合调制开关利用了最大的模色散（Δβ），而不要求特殊的制造长度，可以得到很...

基于锯齿载波的最少开关次数调制波的PWM数学分析

文章分析了最少开关次数调制波的输出线电压波形,并根据三相逆变器实现软开关PWM动作需要,用双重傅里叶级数展开法解析了基于锯齿载波的最少开关次数调制波的PWM频谱特性。分析结果指出,该调制波虽是个不对称波,且含有直流分量,但其实质还是在正弦波基础上叠加了零序谐波分量和一个直流分量。这些零序谐波分量和直流分量在三相逆变器中相互抵消,其输出线电压还是正弦波。正是这种畸形波的调制作用,使得逆变器直流母线电压利用率得以提高,且正负序谐波幅值相差较小,能有效减小谐波损耗,提高波形质量,抑制谐波转矩脉动。通过与SAPWM比较后指出,最少开关次数调制波PWM只能使用单极性调制,其有效开关次数是后者的一半,电流波形质量不如后者。

最小开关损耗空间矢量调制的谐波分析

最小开关损耗空间矢量调制是目前应用广泛的开关调制策略。文中将常见的几种最小开关损耗空间矢量调制方法的调制波显化 ,并对其谐波进行了定性分析。根据相电压调制函数 ,通过双重傅里叶变换 ,得到了最小开关损耗空间矢量调制的频域数学模型 ,并由此对其谐波特性进行了定量的数学分析 ,得到了一些结论。这些结论对进一步研究最小开关损耗空间矢量调制技术的输入输出关系、传输带宽有重要的意义。

基于磁开关的脉宽调制器的设计

介绍了一种基于磁开关的脉冲调制器的原理和设计方法。利用可饱和电感在非饱和与饱和条件下,其特点的不同,对PWM信号进行了处理。工作在非饱和条件下,磁开关断开,PWM信号输入无效;工作在饱和条件下,磁开关闭合,PWM信号输入有效,以此实现了对PWM信号的调制。通过对可饱和电感复位程度进行控制,即对复位后磁通密度的大小进行调节,从而可方便且经济地调节PWM脉宽。

开关变换器脉冲开／关调制技术

提出了开关变换器脉冲开/关调制(POM)技术。POM控制在时钟周期起始时刻采样变换器输出电压,并与参考电压比较,根据比较结果使主功率开关管完全导通或关断,从而控制变换器输出电压。以Buck变换器为例,分析了POM控制原理和特性。理论和实验表明提出的变换器瞬态响应速度快,轻载效率较高。

静电悬浮用开关调制高压放大器的性能优化

受击穿场强限制,静电式仪表采用正弦波高压放大器不能满足过载能力的要求,为此研制出了一种出力系数大的开关调制式方波高压放大器。但在应用中发现,方波高压放大器存在功耗高和对位移测量电路干扰大的缺点。针对这些不足,采用研磨铁心截面、线包分段绕制和在调制信号中加入死区三种措施,显著降低了高压放大器的功耗和谐波干扰。测试表明,高压放大器优化后最大功耗降低了65.5%,而过载能力提高12.8%,同时对位移测量电路的干扰降至与正弦波高压放大器相同的水平。

混沌系统的变量反馈参数开关的调制控制

将开关控制信号直接输入到被控的混沌系统中 ,仅通过改变外部脉冲开关信号的幅度、极性、宽度等参数 ,实现蔡氏混沌系统的各种不稳定周期轨道的稳定控制 .在此控制策略基础上 ,引入变量反馈与脉冲开关来共同调制系统参数 ,研究变量反馈参数开关的调制控制 .数值模拟和电路仿真的结果表明 ,混沌系统的变量反馈参数开关的调制控制方法能有效地把混沌电路系统控制到系统的左右不动点和 np周期轨道 .该方法对其他混沌电路的参数控制有一定的参考价值 .

基于感应电机电流纹波峰值的可变开关频率脉冲宽度调制

与广泛使用的固定开关频率脉宽调制(CSFPWM)策略相比,采用可变开关频率脉宽调制(VSFPWM)可在一定程度上消减电流功率谱密度尖峰,从而降低电机的窄带噪声和系统的传导电磁干扰(EMI)。该文首先基于坐标变换推导出感应电机定子电流纹波峰值的解析表达式,在此基础上提出一种减少开关损耗的VSFPWM策略:在满足最大纹波峰值的约束条件下,根据定子电流纹波与调制比及相位的关系,得到一种可变开关频率的确定方法,通过改变开关频率降低逆变器开关损耗。最后对所提出的调制策略进行理论分析和仿真验证,并搭建了15kW感应电机对拖实验平台,通过分析定子电流及MOSFET的温升情况,验证了可变开关频率脉冲宽度调制(PWM)策略的可行性和有效性。

矿用高压变频器开关调制优化策略

针对矿用高压变频器采用载波调制PWM控制法时存在开关损耗大、电能质量畸变的问题,在载波同相层叠PWM控制法的基础上,对正弦调制波进行优化。通过对正弦调制波叠加3次谐波和直流分量,得到正半周为马鞍形调制波、负半周为梯形调制波的优化调制波。仿真结果表明,优化调制波的应用提高了变频器直流电压利用率,减小了开关损耗,降低了输出线电压总谐波畸变率。

固态调制开关设计与实验

随着半导体器件研制及其应用的发展,使得以大功率半导体开关器件作为固态的调制开关,在高压脉冲调制器中的应用越来越多。基于模块化设计的思想,设计了基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)串联的固态调制开关模块,并讨论了该模块的技术难点,同时通过实验验证了单个固态调制开关模块的性能,在此基础上,进行两个固态调制开关模块串联的实验,进一步验证了其性能,并给出了实验波形。

串联谐振型DAB变换器EMI优化调制策略

串联谐振型双有源桥式(DAB)变换器(DBSRC)具有损耗小、效率高、电磁兼容性能良好等优点,常常作为储能应用中的双向DC/DC变换器的首选。然而,传统移相调制策略会导致变换器产生严重的电磁噪声,因此,此处提出了一种基于频率随机变化以改善DBSRC电磁干扰(EMI)噪声的变开关频率调制策略。通过建立DBSRC的高频等效模型,分析了DBSRC EMI噪声产生原因和传导路径,并通过变开关频率调制技术以改善DBSRC的EMI性能。仿真和实验表明所采用的变开关频率调制方法对DBSRC的EMI性能有显著的降低。与移相调制方法相比,在高频处,DBSRC的EMI噪声峰值由90 dB/μV下降到78 dB/μV。

应用频率调制技术减小开关电力变换器的电磁干扰

频率调制技术已应用于减小数百兆赫兹工作频率的数字系统时钟所产生的电磁干扰(EMI)。它的工作原理是:通过对初始固定时钟频率进行调制,将单次谐波的能量驱散至某个频带,从而降低处于谐波频率的EMI幅值。当今,随着电力变换器开关频率的提高,应用相关技术来减少开关电源电路的EMI是值得研究的课题。文章提出了利用相应的调制函数进行频率调制的理论基础,分析了不同调制方案及参数情况下减少EMI发射的效果,并且和其他随机调制法进行了比较。用降压变换器对该方法进行了验证试验。此外还对最佳调制函数和参数进行了简要的讨论。

基于双分频带的新型随机开关频率SVPWM策略

传统固定开关频率空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术导致的高次谐波使得电驱动系统电磁干扰问题较为严重,随机开关频率(random switching frequency,RSF)-SVPWM可用于改善此类现象。文中阐述了SVPWM技术与RSF-SVPWM技术的原理,探讨了RSF-SVPWM策略中扩频范围增大对系统的影响。为在扩频范围较小时仍能达到很好的高次谐波分散效果,提出一种基于双分频带的新型RSF-SVPWM策略。该策略以原中心开关频率为中点划分2个局部分频带,设置各自的局部中心频率点与扩频范围;以两相静止坐标系下理想β轴电压分量正负为标准,判断每一开关周期所属具体分频带后,使得开关频率围绕该分频带中的局部中心频率点进行各自的随机化。仿真与实验结果表明,该新型RSF-SVPWM策略相比于较大扩频范围的传统RSF-SVPWM策略,高次谐波分散效果相当,同时可降低系统电流环脉动,使得输出电磁转矩较为平稳,有助于推进电驱动系统在高端行业领域中的应用。

新型多电平电压源换流器模块的拓扑机制与调制策略

揭示一种新型多电平电压源换流器(voltage source converter,VSC),即模块化多电平VSC的起源与工作机制;介绍其子模块与VSC拓扑及相应工作原理;针对此新型换流器拓扑,并结合基于VSC的高压直流输电领域(high voltage direct current transmission system based on VSC,VSC-HVDC),提出一种基于幂和理论的改进型多电平基频开关调制策略。与通常策略中所使用的数字迭代技术,如"牛顿-拉夫逊"法相比,该文所提算法可显著简化运算、降低计算量,且能求出开关角的所有解;而通常算法仅能求出单一解,忽略了可能存在的其他解,最后进行了仿真验证。理论分析与仿真结果均说明关于模块化多电平VSC本质揭示的正确性及所提调制策略的优越性。

改进型零电压开关PWM三电平直流变换器

该文介绍了改进型零电压开关脉宽调制三电平直流变换器(ZVS PWM TL 变换器),该变换器是将传统的 ZVSPWM TL 变换器的变压器和谐振电感位置互换,使得变压器与滞后管相连。改进后的变换器箝位二极管在一个周期中只导通一次,同时零状态谐振电感电流较小,有利于提高变换器的效率,占空比丢失也减小。该文详细分析了该变换器的工作原理。为了防止变压器直流磁化,一般在变换器中加入隔直电容,该文分析了隔直电容与变压器或谐振电感串联时对电路工作的影响,确定一种最佳方案,并通过实验验证理论分析的正确性。

电力逆变器调制理论的扩展研究

调制理论是电力变流器分析的有效工具,但是目前调制理论提供的公式在数量和灵活性上具有局限性,难以适应工作在不同控制方式下的逆变器分析。对电力变流器调制理论进行扩展研究,推导出调制理论的扩展公式,并以三相六脉动逆变器为例,详细分析逆变器在相控和脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制方式下的所有工作状态,同时推导出其完整的调制公式,并通过物理实验和软件仿真进行验证。推导出的扩展调制公式适用于采用不同控制方式的逆变器,可以从逆变器任意一侧的电压(或电流)直接推导出另一侧的电压(或电流),从而为电力逆变器的建模和分析提供极大灵活性。