基于随机载波脉冲宽度调制的变换器群超高次谐波抑制机理

基于随机载波正弦脉冲宽度调制技术的原理,建立在随机载波正弦脉冲宽度调制下电压源变换器输出超高次谐波模型,研究载波频率随机性与超高次谐波幅值和相位随机性之间的关系。超高次谐波频谱分布更宽,且幅值近似服从正态分布特征,载波随机性导致超高次谐波相位随机性,并基本呈现均匀分布特征。利用此特征,研究载波未同步的变换器群发射超高次谐波的超高次谐波叠加相消原理,提出基于随机载波正弦脉冲宽度调制的变换器群超高次谐波抑制机理,以达到广泛频段内超高次谐波抑制的目的。仿真和实验结果表明,特定次超高次谐波幅值及相位特征符合理论分析,该超高次谐波抑制机理可行有效。

基于三状态PWM的电动汽车电机驱动系统多模式调制策略研究

在电动汽车电驱动系统中,逆变器中的高频开关动作是产生开关损耗影响逆变器效率的主要因素,特别是为适应驱动电机高速化的趋势,不得不采用较高的开关频率,从而在低速时产生不必要的开关损耗,使逆变器效率偏低。因此,该文提出一种基于三状态脉冲宽度调制(TSPWM)的多模式调制策略来减少逆变器的开关损耗,提高全工况范围的逆变器效率。根据工况动态改变调制模式:在不同转速下采取变载频分段异步TSPWM;根据电机的相电流幅值动态地改变TSPWM不连续调制的钳位模式,使电流幅值较大的相保持在钳位状态以减小损耗。为了解决不同模式切换时相位突变导致电流或转矩冲击的问题,提出一种基于载波周期角度计算的电压矢量相位补偿算法,通过精确分析调制模式改变时刻对电压矢量角的影响,计算出切换后的补偿角度对空间电压矢量角进行补偿,从而实现不同模式的平滑切换。最后,通过算法仿真和电机实验验证了所提策略的有效性。结果表明,采用基于TSPWM的多模式调制策略的电机驱动系统,其逆变器效率得到了显著提升,且具有较小的共模电压。

级联型多电平变流器新型载波相移SPWM研究

将单极性正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)引入到级联型多电平变流器中,提出一种新型载波相移SPWM策略。该策略较传统的载波相移SPWM可以节省一半的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)脉冲发生器,对级联型多电平逆变器的数字化实现有重要的理论和实用价值。给出新型载波相移SPWM的2种调制方式,分别推导频域调制模型,并对其谐波特性进行分析、比较和仿真验证。仿真结果表明,对于单相系统,2种方式基本相当;对于三相系统,方式二的谐波特性更好。分析新型载波相移SPWM技术的热稳定性问题,并给出其解决办法。实验结果验证了理论分析和仿真研究的正确性。

混合五电平逆变器的单载波双调制波调制策略

以电容箝位型混合五电平逆变器为研究对象,在分析其工作原理及电容电压平衡控制的基础上,提出了一种适用于该混合五电平逆变器的单载波双调制波脉冲宽度调制(PWM)策略。通过控制一个载波周期内电容的充放电量相等来保持其电压平衡,同时只需数字信号处理器(DSP)上的一个ePWM模块即可实现该混合五电平逆变器的控制,降低了控制难度,最大限度地节约了DSP片上资源。实验结果验证了所提调制策略的正确性和可行性。

级联H桥型静止同步补偿器触发脉冲的快速生成方法

详细分析基于对称规则采样和不对称规则采样的正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)脉冲生成方法的特点,并介绍一种应用在级联H桥型变流装置中的载波相移正弦脉宽调制(carrier phase-shifted sine pulse width modulation,CPS-SPWM)脉冲生成时序,在此基础上,提出一种基于不对称规则采样的CPS-SPWM脉冲的快速生成方法。分析研究基于该方法的级联H桥型变流装置输出电压的基波特性。理论分析、仿真和实验结果表明,该方法相对基于对称规则采样的CPS-SPWM脉冲生成方法,既没有增加采样频率,也没有增加计算工作量。同时,装置输出电压的基波分量不仅延时缩小1半,仅滞后调制波1/4个载波周期,而且幅值有所提高,波形的不对称性也有所改善。

改进Z源逆变器三载波PWM策略

为使Z源逆变器的升压因子独立于调制度,同时不增加输出电压谐波,提出一种三载波脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)策略.该方法通过3个载波与三相调制信号比较控制各功率器件,直通零状态仅在传统零矢量作用时间内加入,不改变输出电压波形.在一定的调制度下,电压增益由载波的直流偏置电压决定.通过对该调制策略下的电容电压应力、功率器件电压应力与其他传统方法进行分析比较,并对Z源逆变器和改进Z源逆变器进行仿真,结果表明该方法具有良好的控制性能.

基于FPGA的调制波周期归一化PWM研究

研究调制波周期归一化脉冲宽度调制(PWM),把数字系统中用于记录存储数据Ram的地址Address与PWM脉冲宽度相互映射,给出一般性结论。基于这一模型结构,设计调制波周期归一化PWM的现场可编程门阵列数字系统。针对设计该数字系统时出现的包括模拟量数字化、调制比M、载波比N以及调制波周期归一化PWM各环节具体数字化实现等问题予以分析并解决。对周期脉冲值Pn进行简单设置,便可快速实现调制波周期归一化PWM模型结构的波形输出。

基于FPGA的载波移相PWM发生器设计

采用FPGA设计并实现了适合多电平变流器的载波移相PWM发生器。该PWM发生器采用上下位机两层结构,上位机为DSP+FPGA结构产生调制信号,下位机内部产生载波信号并输出PWM信号,上下位机间通过串行通信进行数据交换和时序同步。介绍了该PWM发生器的基本结构和设计原则,并进行了方案的设计验证。

五电平NPC/H桥逆变器的调制策略

在分析了五电平NPC/H桥逆变器拓扑结构和工作原理的基础上,设计了载波层叠脉冲宽度调制(pulse w idth modulation,PWM)和三段式空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse w idth modulation,SVPWM)的策略,并介绍了这2种调制策略的原理。通过Simulink软件搭建仿真模型,对比了不同调制度和不同载波频率下逆变器的输出特性,得出结论:输出电压波形的电平数与调制度有关;提高载波频率可使主要高次谐波频率增大,减小谐波含量。以DSP+FPGA工控开发板为控制器搭建实验平台,实验结果表明调整策略有效。

电压源逆变器三角载波电流控制改进模型

详细分析和推导了电压源逆变器传统的三角载波电流控制PWM方法,指出其具有无法克服固有跟踪误差的缺点,以及可使功率开关器件开关频率固定的优点。提出了改进方法,该方法具有很强的跟踪能力,可供大功率逆变器及有源滤波器等设计作参考。

带功率缓冲单元的新型高压多电平变换器分析

多电平变换器在高压大容量场合得到了广泛的应用,为在不增加独立电源的条件下提高变换器的输出电压,提出了一种带有功率缓冲单元的新型高压多电平变换器,通过对功率缓冲单元的电容电压进行建模分析,提出了相关的调制策略和电容电压控制算法。仿真和实验结果表明,该变换器与级联H桥型变换器相比,可以在保持相同输入电压和独立直流母线个数的情况下,提高变换器的输出电压等级和容量,降低系统的相对体积和成本,广泛用于现有设备改造和高压大电流等场合,有较强的推广性和实用性。

表贴式永磁同步轮毂电机低速位置检测研究

车用永磁电机转子位置的准确获取,对于电机运行的控制精度和车辆运行的安全、舒适性具有重要的作用,针对电机启动、低速运行阶段转子位置检测的精确度还不够理想的问题,提出一种新的永磁同步电机启动到低速阶段转子位置检测方法,给出基于磁场相等原理的d-q旋转参考坐标系下直轴和交轴电感与定子三相电感之间的关系,通过测量定子三相电感,计算相应的恒定分量和二次谐波分量,得到相应的d-q轴下的电感值用于矢量控制。搭建轮毂电机的实验测试平台,给出从启动到低速位置的检测输出结果和角度误差值,对静止状态下、负载情况下的角度误差进行对比分析,实验结果验证了所提方法的准确性,对于指导该类型电机低速下位置检测方法提供了一定的理论支撑。

一种用于光伏电站的电力电子变压器

提出一种用于光伏电站的电力电子变压器拓扑结构,采用高频变压器实现电气隔离,并结合级联H桥型变换器提高输出电压的等级和波形质量;研究拓扑的工作原理和能量传输规律,建立电容电压的控制模型,分析高频H桥工作相位对能量传输和电容电压平衡控制的影响,提出一种协调控制各直流电容电压的方案。将载波相移调制算法应用于逆变器中,系统等效开关频率和输出电压的波形质量得到提高。实验结果表明,该文提出的电力电子变压器拓扑结构和控制算法正确可行。

基于数学推导的级联多电平逆变器性能研究

载波相移SPWM技术应用于级联型多电平逆变器,可以达到提高等效开关频率,改善输出性能的效果。而载波相移角度差π/N和2π/N两种移相方式,对不同级联数目的逆变器输出有不同影响。当三相逆变器中功率单元发生故障被切除后,输出电压不再平衡。而利用中性点偏移技术,可使逆变器输出线电压重新达到平衡,从而具备较好的容错能力。通过对载波相移PWM技术和中性点偏移原理的数学推导,得出采用载波相移角π/N方式与中性点偏移技术,逆变器输出性能有较大提高的结论。最后对级联型9电平逆变器A相中某一功率单元故障后状况进行仿真实验,验证了数学推导的正确性。

农光互补准Z源容错逆变器研究

为提高光伏大棚太阳能利用率及逆变桥臂故障后逆变器不能正常使用等问题,提出新型三相多电平T型准Z源逆变器(T型SL-q ZSI)。新型逆变器拓扑结构由两个对称改进型准Z源网络和三相T型逆变器组成。该逆变器采用较小直通占空比即可获得较高升压因子,调制比范围较大,输出多电平电压,独立为光伏大棚供电,提高农光互补系统电能利用率。当桥臂开关发生管故障时,通过改变调制策略,逆变器可正常工作。同时采用相移正弦脉冲宽度调制(PS-PWM)方法,仿真和试验验证新拓扑正确性和优越性。该逆变器可保证光伏大棚内部电力供应且具有Z源升压、输出多电平电压、开关管容错能力强、输出电能质量高等优点。

基于神经网络的多电平逆变电路故障诊断

因含有大量的开关器件,多电平逆变器难以用基于模型的方法进行故障诊断。针对这一问题,提出了一种基于神经网络的故障识别和分类方法。采用载波相移脉冲宽度调制(PWM)策略搭建级联五电平逆变电路,对逆变器的输出电压信号进行快速傅里叶变换,获取其频谱并以此作为特征信息。利用反向传播算法(BP)神经网络对输出电压模式进行分类。Matlab仿真结果表明,本文设计的BP神经网络有效地实现了对逆变器的故障诊断。

基于数学推导的级联型多电平容错逆变器输出性能研究

载波相移SPWM技术应用于级联型多电平逆变器,其载波相移角度差π/N和2π/N两种相移方式,对不同级联数目的逆变器输出有不同影响。当三相逆变器中功率单元发生故障被切除后,输出电压不再平衡。而利用中性点偏移技术,可使逆变器输出线电压重新达到平衡,从而具备较好的容错能力。通过对载波相移PWM技术和中性点偏移原理的数学推导,得出采用载波相移角π/N方式与中性点偏移技术,逆变器输出性能有较大提高的结论。最后对级联型九电平逆变器A相中某一功率单元故障后状况进行仿真实验,验证了数学推导的正确性。

针对大功率逆变器输出特定间谐波的频谱搬迁PWM方法

针对大功率逆变器提出一种特定间谐波控制PWM方法,核心思想是利用信号的时移和相移特性产生频谱搬迁,选择性地将特定频率搬迁到目标间谐波频率。首先建立相移调制的数学模型,分析不同调制子周期和频谱搬迁量的相移调制机理,推导调制信号幅频特性,然后采用基于非对称SHE-PWM的选择性谐波控制,对特征谐波进行线性相移调制,同时消除其他相邻特征谐波。频谱搬迁PWM方法可以将基波或特征谐波搬迁到相邻的间谐波,抑制调制过程中的寄生间谐波,理论上最大频谱搬迁范围是-50~50 Hz。仿真和实验表明,开关频率低于1 kHz时基于非对称SHE-PWM的频谱搬迁PWM控制三相逆变器输出特定间谐波的效果较常规SPWM好,基于SVPWM的频谱搬迁PWM控制并网逆变器有较好的特定间谐波补偿效果。

家庭智能化系统之红外遥控系统设计与实现

本设计使用51系列单片机实现家庭智能化系统的红外遥控功能。面对市场上多种多样的红外遥控码形,本设计突破性地实现了高兼容性,能够对不同载波频率、不同编码方式的红外遥控码形适用。在软件方面,主要采用德国Keil公司的51单片机集成编译环境,以C语言实现对单片机的软件设计,汇编语言主要使用于调试阶段。本设计可与其它功能的智能家居模块协同作用,从而达到对家庭电器、安全设备、通信设备的统一管理。

五电平有源中点钳位型逆变器的控制策略

五电平有源中点钳位逆变器(ANPC)是一种新型逆变器,弥补了传统逆变结构的缺陷,其转换效率更高,在中高压功率应用领域前景广阔.但是该逆变器的应用需要实现悬浮电容稳压控制和中点电位平衡控制.文中研究了五电平ANPC,提出了一个基于载波多电平调制技术的悬浮电容电压、中点电位的控制方法.SIMULINK仿真显示,该控制方法能快速实现悬浮电容的电压建立,使电压稳定在设定值,同时母线电位得到了有效控制.仿真实验验证了所提出的控制策略的控制效果,对于硬件装置的改进设计提供了参考依据.