载波移相SPWM开关频率的选取

载波移相正弦脉冲宽度调制(SPWM)应用于高压大容量链式多电平逆变器场合时,若载波频率太低,各载波初相位对输出电压相位影响较大,可能造成链式逆变器各单相桥输出电压基波初相位存在明显差异,引起电容电压不平衡。推导了载波移相SPWM输出电压的数学表达式,分析了低开关频率下输出电压的谐波特性及其对逆变器运行的影响,提出应选择较高的载波频率。数字仿真和物理实验结果表明,在一相串联桥数大于4时,选择高于300Hz的载波频率,可保证各桥输出电压初相位差异小于0.5°,对电容电压的影响可忽略。

基于DSP的H桥级联多电平逆变器的研究

超导托卡马克核聚变实验装置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST)快控电源是一种大容量单相逆变电源。现有的快控电源已难以满足EAST的发展要求,新型快控电源的研制难点主要集中在高压和大电流。为满足快控电源系统高压和快速响应的要求,提出了采用IGBT作为功率器件的H桥级联逆变器方案。系统采用基于DSP的载波移相技术,以降低IGBT的开关损耗,提高等效开关频率,改善输出电压波形。在此对逆变器输出电压谐波进行了分析和系统仿真,最后通过H桥级联逆变器实验装置验证了该控制策略的有效性。

一种级联H桥型静止无功发生器电容电压平衡控制策略

为解决级联H桥型静止无功发生器的电容电压平衡问题,该文在载波移相脉宽调制基础上,分析了调制波幅值与电容电压变化量的关系,提出了调制波增补量法,即在保证总调制波幅值恒定及各H桥调制度小于1的前提下,根据同一相中各电容电压与其平均值的误差为各H桥调制波引入增补量,从而实现电容电压的平衡。通过Simulink数值仿真分析与实验验证,表明该文提出的调制波增补量法具有良好的电容电压平衡能力,且对静止无功发生器(static var generator,SVG)输出电流影响不明显。该方法控制参数少,避免了繁琐的排序运算,易于数字控制器实现,具有良好的实用推广价值。

级联多电平逆变器CPS-TPWM策略研究

针对传统的多电平调制策略直流电压利用率低的问题,提出了一种用于级联多电平逆变器(CMI)的载波相移梯形波脉宽调制(CPS-TPWM)策略。在对载波相移技术进行数学分析的基础上,推导了梯形波三角化率σ与CMI输出基波幅值和谐波含量的数学关系。在选取合适的σ值和拥有良好谐波特性的条件下,该调制策略大幅提高了CMI的输出电压基波幅值。在Matlab/Simulink中搭建了三相九电平CMI模型进行仿真验证,仿真结果证明了该方法的正确性和可行性。

DSP技术应用于双重化有源电力滤波器

介绍了并联型有源电力滤波器(APF)的基本原理,双重化的主电路结构和SPWM多重化原理,以及APF的谐波提取及其控制策略。为了提高有源电力滤波器的容量及其谐波补偿效果,采用了载波移相双重化技术,在不提高逆变桥的开关频率与保持主电路拓扑结构的前提下获得高的等效开关频率,还可减少系统输出的高次谐波含量。实验结果表明:基于DSP的双重化有源电力滤波器具有很好的补偿效果。

基于锯齿波的载波移相脉冲宽度调制技术

传统方法为了产生多电平电压,往往需要每个H桥单元都有一个独立对应的半周期对称三角载波,且不同载波之间有一个固定的移相角度。而对基于锯齿波的载波移相技术研究的较少。为此,提出了一种基于锯齿波的载波移相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)技术。与传统方法相比,在该方法中,所有功率单元都使用同一个载波作为时间参考,并使用非对称PWM发生器来产生传统的对称的载波移相PWM波形。采用数字信号处理器(digital signal processor,DSP)芯片TMS320F2812对一个5单元11电平进行载波移相试验,采用所提的锯齿载波移相PWM技术实现方法,仅通过事件管理器就可以对5单元变换器提供开关脉冲。试验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

多级串联高压大功率矩阵变换器的研究

提出和采用载波移相调制原理,仿真分析一种降压变压器次级绕组功率平衡的多级串联高压变频器,即一个次级变压器承担对称的3个三相-单相矩阵变换器输出,输出相位相同的三相-单相矩阵变换器通过升压变压器次级串联,构成一相高压交流输出。整个电路由网侧工频降压变压器、单相矩阵变换器阵列、载侧高频升压变压器以及滤波电路构成。仿真结果表明,所提出的多级串联高压变频器具有可行性和低成本特征。

动态GPS接收机载波多普勒分析及环路跟踪性能实验研究

针对普通GPS接收机在炮射制导弹药动态条件下难以正常定位的问题,用SPIRENT卫星信号模拟器分析了几种动态条件下的载波多普勒频移及其变化率,进而产生载体不同动态条件下的卫星接收信号,用软件接收机对载波跟踪环路采用2、3阶锁相环(PLL)、1阶锁频环(FLL)辅助2阶PLL、2阶FLL辅助3阶PLL时的跟踪性能进行实验.结果表明,当载体加速度达到40 g时,仅用PLL无法正常跟踪,FLL辅助PLL跟踪正常;而对于弹道环境,1阶FLL辅助2阶PLL仅有一路跟踪正常,2阶FLL辅助3阶PLL有两路跟踪正常,据此给出了载波跟踪环路改进方案.

新型模块化多电平变流器容错运行策略

为了解决模块化多电平变流器(MMC)在部分子模块故障时,因系统处于不对称运行状态而造成输出电流畸变、电容电压纹波较大、直流电流波动过大等问题,提高系统容错运行能力,本文提出了一种新型MMC容错运行策略,针对不同范围的调制比,对调制波进行相应调整。同时在载波移相调制基础上,提出一种利用当前关断模块替换故障模块导通的调制策略,并给出相应的优化方法,来增大桥臂正常模块平均导通时间,维持桥臂能量不变,减小桥臂间的不对称性。在MATLAB/Simulink上进行了仿真和实验验证。结果表明,本文提出的容错运行策略能够改善MMC故障运行时的输出波形,减小畸变率,提高了MMC的故障穿越能力,有利于MMC系统的稳定可靠运行。

整流器功率平衡的多级串联高压变频器

现有实用的中高压变频器方案包括功率开关直接串联的两电平逆变器、单相逆变器的多级串联变频器、三相直接输出的三电平逆变器。该文提出一种整流器功率平衡的多级串联高压变频器,即一个整流器负担三个对称的单相交流电压输出,相位相同的单相逆变器通过变压器次级串联,构成一相高压交流输出。整个电路由网侧工频降压变压器、整流器与逆变器阵列、载侧高频升压变压器构成。串联级数为N的多级串联高压变频器包括N个整流器和3N个单相逆变器。该文分析这种变频器的拓扑构成和载波移相调制原理,并利用MATLAB/SIMULINK给予仿真分析,所得结果表明,所提出的多级串联高压变频器具有可行性和低成本。

卫星导航接收机测速精度测量方法研究

以GPS为例,研究卫星导航接收机动态测量精度的测量方法。讨论了被动式导航接收机的测速原理,阐述了卫星导航信号模拟源产生信号的基本方法,说明通过调节模拟源中各延迟环节的时延量,即可模拟产生相对于载频的频偏,以此作为接收机动态的理论真值并与实际测量值相比较,可获得包括速度在内的动态测量精度。在理论分析的基础上介绍了基于模拟源的接收机测速精度测量的实现方法。

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。

基于载波相移的D类音频功率放大器

在传统D类音频功放的半桥输出上再级联一级半桥,构成一种新型二级联半桥D类音频功放。两半桥采用载波相移调制法,即两个相位相反的三角载波调制同一个音频波。对传统D类音频功放和新型D类音频功放输出的PWM波进行傅里叶展开分析,得到谐波数学表达式,并利用贝塞尔函数求解出各次谐波的幅度。理论分析和实验结果表明,基于载波相移的新型功放达到了等效增频载波的目的,增加了输出电平数,降低了开关器件工作频率和耐压的要求,也降低了输出谐波幅度和电磁辐射干扰。

载波移相双重化技术的有源电力滤波器研究

介绍了一种150 kVA并联型有源电力滤波器的研制,包括双重化的主电路结构和载波移相的PWM方法,三相软件锁相环技术、直流侧电压稳压控制策略、直流侧电压的低通滤波器设计、APF的谐波提取及其控制策略等,最后给出了采用二重化有源电力滤波器的实验结果。实验结果表明:双重化有源电力滤波器具有很好的补偿效果。它能在不提高逆变桥的开关频率与保持主电路拓扑结构的前提下获得高的等效开关频率,以及可以减少系统输出的高次谐波含量。

级联H桥APF的CPS-TPWM调制策略及应用初探

电气化铁路牵引负荷的非线性、不对称和波动性所引起的谐波、三相不对称等,会显著影响牵引供电系统的供电质量,并联电容器组无源补偿或带有复杂降压变压器混合补偿的工程措施,其动态补偿性能较差,且系统构造复杂.基于此,提出将级联H桥多电平单相有源电力滤波器(APF)直接接入牵引供电网,并引入载波相移梯形波脉宽调制(CPS-TPWM)策略,实现系统的补偿控制.通过Matlab/Simulink环境下搭建的27个单元的单相级联H桥APF主电路和控制系统模型,仿真验证了补偿控制方案的可行性和有效性.

双折射载波相移等达因法的应用研究

将载波技术应用到数字相移法中,利用双折射特性,将有用信息加到一线性载波中,再通过解调算法处理,实现从一幅相移图中分离相位,并给出实验例证。

多电平并网逆变器H桥功率跟踪及功率匹配控制

H桥级联多电平逆变器可实现光伏电池单级式并网,但是由于该系统只在各H桥单元存在一次能量变换,除了要考虑常规逆变器控制及并网控制外,还需要同时考虑到各H桥单元所接光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)及H桥传输功率匹配的问题。对此提出对每个H桥单元加入一个MPPT控制器的控制方法,使得各H桥所接光伏电池均能工作在各自的最大功率点,能有效提高各H桥单元光照不均衡条件下MPPT跟踪的准确性和稳定性,同时基于各H桥单元最大功率跟踪过程中的电压误差,对各H桥的SPWM调制波幅值进行比例调节,从而实现各H桥传输功率与光伏电池最大输出功率相匹配。最后在Matlab/Simulink仿真平台上进行了系统的仿真实验,结果表明以七电平级联光伏并网逆变器为例证实了该系统的可行性和可靠性。

基于四波混频的100Gbit/s全光逻辑异或门

该文利用高非线性光纤的非简并四波混频效应实现高速全光逻辑异或门。由于非简并四波混频过程中输出和输入光信号的复振幅是线性关系,因此,产生的闲频光携带了两束载波抑制归零差分相移键控调制格式的信号光的全光逻辑异或信息。通过数值模拟仿真,实现了100Gbit/s的全光逻辑异或门,并分析了信号光功率和探测光波长对全光逻辑异或门性能的影响。

基于相移键控技术的旋转阀调控技术及仿真

为了进一步加快正交相移键控(QPSK)和多进制相移键控(MPSK)钻井液连续压力波信号调制过程中传输速率,提高带宽利用率,基于无线随钻测量系统对于传输速度和可靠性的需求,提出了钻井液连续压力波双周期QPSK调制方案。根据钻井液连续压力波的产生原理,分析了钻井液连续压力波双周期QPSK调制机理,构建了钻井液连续压力波双周期QPSK时域数学模型。对钻井液连续压力波双周期QPSK信号数学模型进行了频域特性分析。利用Matlab和Python的Scipy模块对钻井液连续压力波双周期QPSK信号方案进行了调制,根据模糊聚类算法,对仿真信号进行了解调。仿真数值分析结果表明:钻井液连续压力波双周期QPSK信号传输的传输速率比QPSK和MPSK钻井液连续压力波提高了一倍,带宽利用率提高了一倍。研究结果可为连续波无线随钻测量系统的研制提供理论指导。

单相级联H桥APF载波相移梯形波脉宽调制与电容电压平衡控制方法

针对电气化铁路谐波污染的电能质量问题,将载波相移梯形波脉宽调制CPS-TPWM(carrier phase-shifted trapezoidal wave pulse width modulation)策略引入到单相级联H桥多电平有源电力滤波器APF(active power fil?ter)中,同时在单相级联多电平有源电力滤波器直流侧电容电压控制上采用内外层控制策略,以提高直流侧电压的均衡性和稳定性。结合数学分析,搭建3个单元模块的单相级联H桥多电平APF主电路和控制系统进行仿真验证。结果表明:所提方法能够有效抑制电气化铁路中的谐波电流,并且能提高各单元模块直流侧电容电压的稳定性和均衡性。