基于SPWM混合调制的光伏并网逆变实践教学装置研制

为更好达到光伏并网逆变原理教学目标,基于模拟和数字控制技术研制一台通用光伏并网逆变实践教学装置。装置集成了DC/DC、DC/AC、通信和上位机显示等单元。利用SG3525为核心的升压电路和DSP TMS320F28335为核心的逆变电路作为教学装置的通用主电路,采用正弦脉宽调制(SPWM)单、双极性混合控制策略,完成课程中直流升压、逆变等多种实验。通过教学装置的操作、训练,显著提升学生对升压开关变换电路的原理、特性以及单相SPWM逆变电路的工作原理、波形分析的理解。

空间制冷控制器的SPWM波相位调整设计

空间制冷控制器输出的交流电在整星母线上会产生反射纹波,进而对整星配电器造成恶劣影响,为解决这一问题,传统方法为通过扼流器减小母线上反射纹波的幅值,弊端在于增加了载荷的负重。本文提出一种软件设计方案,基于冲量等效原理,通过并行进程同步生成无符号正弦波和无符号三角载波,通过自然采样法生成SPWM波。采用发送遥控指令的方式将目标相位发送给制冷控制器,通过时序逻辑的约束设计对遥控指令计数进行双采样处理,以建立正确的计时机制,通过嵌套算法实现计时机制的退出和从零点输出SPWM波时机的抓取实现了对SPWM波相位的精确调整,当两台制冷控制器的SPWM波相位差达到180°时,产生在母线上反射纹波的整体幅值最小,起到了抑制反射纹波的作用。经仿真和实验验证,该软件设计方案可替代扼流器抑制反射纹波,从而达到为载荷降低成本、减少负重的效果。

一种全桥单相SPWM数控低压变频逆变电源设计

设计了一种全桥单相数控低压变频逆变电源。该逆变电源由正弦波脉宽调制电路(SPWM)、IR2104驱动电路、全桥电路、LC低通滤波电路以及电压电流采样电路构成。通过STC8H单片机发出两路互补的SPWM波,再经过IR2104驱动模块得到四路互补的SPWM波,分别推挽驱动全桥电路中四个MOS管通断,从而完成直流电到交流电的转换,同时A/D实时监控逆变后输出电压、电流,主控制器得到反馈后通过闭环调节SPWM的占空比,控制输出电压、电流保护电路安全。通过实验验证表明该设计基本实现数字化控制指标要求,可调控输出电压0 V~36 V、可调控输出频率2 Hz~200 Hz。

基于AHB总线的单极性倍频SPWM发生器IP核设计

针对电力电子领域对正弦脉冲宽度调制波形的需求,基于西安智多晶微电子生产的SA5Z系列国产FPGA平台,提出一种由Cortex-M3内核通过AHB总线控制的单极性倍频SPWM调制IP核,其内部具有三角波发生器与正弦波发生器,通过数字化自然采样法比较基波与载波生成的SPWM波形,并在波形中插入死区后生成互补波形输出。通过ModelSim软件仿真了IP核内部运行状况,采用示波器观测了实际输出信号。分析、测试表明该IP核效果良好,可以通过配置相关寄存器灵活地输出带有死区、互补输出的单极性倍频SPWM波形,体现出FPGA在电源控制领域的优势。

基于Simulink的SPWM逆变电路谐波分析

为有效减少和抑制单相逆变电路所产生的谐波,文中利用正弦波脉宽调制技术(SPWM)对双极性和单极性调制逆变电路进行建模与仿真,并进一步分析重要参数调制度和载波比对谐波成分的影响。仿真结果表明,单极性调制时的谐波性能优于双极性,合理增大调制度和载波比可以减少输出电压的谐波成分,从而提高输出电压的质量。

改进型SPWM调制下的整流器参数设计与仿真研究

针对整流器在电网谐波补偿上受主参数影响变化较大,且在调制过程中易产生高次谐波和非线性等问题,以三相电压型PWM整流器为研究对象,提出了一种按照抑制电流谐波要求设计交流电感和依据直流电压对跟随性、抗扰性要求设计直流电容的方法,并对整定后的电感、电容参数在影响补偿性能方面进行了讨论。在整流器的控制策略上提出了一种动态调节的改进型SPWM算法,在SPWM算法中针对调制度的变化量对采样到的信号进行变换,通过DSP实现脉冲的动态调制。在Matlab/Simulink中对系统进行了仿真研究,结果表明系统参数设计和调制方法稳定可靠,动静态性能良好。

SPWM技术分析

本文主要是从脉宽调制(即PWM)技术入手,从而进一步分析正弦脉宽(SPWM)技术。

车用电机SPWM与SVPWM方案的调制度与电压利用率研究

随着新能源车辆市场占有率的增加,电驱系统性能受到广大学者和汽车行业从业人员的关注。正弦脉宽调制和空间矢量脉宽调制作为两种常用的车用电机控制方案,其涉及的调制度与电压利用率指标影响着电驱总成系统性能,提高调制度进而提升逆变器电压利用率,可以在母线电压一定的前提下,提高电驱系统转矩与功率。本文对SPWM和SVPWM两种控制方案下的调制度和电压利用率概念进行阐述,并通过理论分析及仿真手段加以验证说明,为后续提升系统性能提供理论基础。

逆变开关电源消谐波技术研究及SPWM脉冲产生器设计

分析和研究了指定消谐波技术,得出了满足消谐波要求的SPW M脉冲开关电角度表,设计了基于消谐波技术的SPW M脉冲产生器。有选择地消除谐波成分,是提高变频电源、电机调速和UPS性能指标的一种非常有效的技术途径。

通用SPWM发生器的实现及脉冲竞争消除新方法

为实现载波移相(CPS)正弦脉冲宽度调制(SPWM)策略在级联配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)中的应用,设计基于现场可编程门阵列(FPGA)芯片的载波移相通用多路SPWM发生器,载波频率、级联数可通过上位机进行选择.介绍通用多路SPWM发生器的设计原理、硬件结构及其通用性设计方法.针对大功率级联多电平逆变器较低器件开关频率时SPWM调制存在的脉冲竞争现象,分析产生机理并采用在三角波的升、降半周期内限制PWM信号翻转次数的新方法予以消除.在10kV/2MVar的DSTATCOM装置上进行验证实验,实验结果证明所设计SPWM发生器准确、可靠以及脉冲竞争消除新方法的优越性.

基于逆算符方法的谐波注入式SPWM技术

由于描述谐波注入式SPWM(简称HISPWM)的数学模型是超越方程,采用常规数值解法求解需要花费较长时间,不适用于数字化实时控制。本文以注入3次谐波的SPWM为例,利用逆算符法求出它们相应的解析表达式,并给出了在不同载波比下3次谐波注入式SPWM开关点解析表达式的精度分析实例。结果表明,3次谐波注入式SPWM开关点解析表达式是由无穷项Adomian多项式表示,可以根据需要的计算精度要求选择合适的Adomian多项式项数求解3次谐波注入式SPWM的开关时刻,为谐波注入式SPWM更有效的实际应用提供了理论依据。

基于载波移相SPWM技术的制氢电源研究

制氢电源作为制氢产业链的关键设备,其品质的优劣尤为重要。所设计的制氢电源采用电流源型整流器的模块化设计,其应用的调制技术为载波移相的SPWM技术。根据三相调制波与零值相比较的结果对一个工频周期进行分扇区处理,并在不同的区域内通过SPWM调制输出的触发脉冲控制电源子模块功率器件的开关状态,从而输出符合制氢装置技术要求的直流电压及电流,同时整流器交流电压电流满足电网总谐波畸变率的要求。

基于SPWM调制技术的采集终端备电系统设计

以往的采集终端备电系统虽然能在电网停电的状态下持续供电,但其电能转化率低,造成了很大的资源浪费。在上述背景下,设计基于正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)技术的采集终端备电系统。在硬件设计上,设计了备电光伏板和采集电源信息继电器;在软件设计上,利用SPWM调制技术转化率高、低成本、高效能的特点设计了系统的逆变输出模块,结合发电模块和蓄电模块,完成了采集终端备电系统的设计。通过系统实验表明,设计的备电系统电能转化率远高于以往的备电系统,电能转化率更高。

级联H桥七电平逆变器同相层叠SPWM调制技术仿真研究

联型多电平逆变器输出电压谐波含量小,易于实现模块化,适用于高压大功率场合。本文主要介绍了H桥级联七电平逆变器拓扑电路结构和电压同相层叠调制(In-Phase Disposition,简称IPD)技术的基本原理,然后通过Matlab/Simulink仿真软件对级联全桥逆变器(Cascade Half-Bridge Inverter,简称CHBI)的运行特性进行了仿真研究(仿真建模、控制方法)。由于七电平CHBI是由6个频率相等、相位相同、幅值层叠的三角载波和正弦波相位调制产生脉冲信号,所以七电平CHBI在4500Hz载波频率,0.99幅值调制度下可使其相电压和线电压的THD分别达到18.76%,10.71%,说明CHBI在较低的工作频率下其谐波失真亦较小。

SPWM逆变电路滤波部分参数选择分析

当今,随着化石燃料的频繁开采和使用,全球变暖、海平面上升和温室效应造成的严重大气污染,以及废弃燃料残渣处置造成的水土污染等环境问题日益严重。制约许多国家经济可持续发展的主要问题就包括了能源问题和环境问题。而利用太阳能、风能等清洁能源进行发电,就需要利用到逆变器。随着光伏发电和风力发电的装机容量的增加,逆变器的需求也越来越大。同时逆变器广泛应用于家电、电动工具等生活类电气。逆变器能够将直流电经过开关管的导通与关断,转换成所要求的交流电,但是逆变电路的直接逆变出的交流电并不是标准的正弦波,要经过滤波电路的滤波才能使逆变出的正弦波更加趋近于标准的正弦波。本文通过研究逆变电路的原理、滤波电路的原理,从而对逆变电路的电感和电容的参数做出选择,并通过MATLAB仿真进行验证。

基于SPWM的高效能电网充放电控制算法研究

本研究采用了系统建模和仿真实验的方法。针对电网充放电系统进行建模,分析系统中各个关键组件的工作原理和特点,基于此设计了基于SPWM的充放电控制算法。接下来,开展了一系列的仿真实验,验证了基于SPWM的充放电控制算法的效果。比较了该算法与传统的控制方法的性能差异。结果表明,SPWM控制能够有效维持电网正常运作。

高压变流器同步相移SPWM技术的仿真研究

级联型变流器是目前中高压大容量变流器的研究热点之一,载波相移SPWM技术是级联型变流器普遍采用的方法;该文在载波相移SPWM技术的基础上提出了一种同步相移SPWM技术并进行了仿真分析。同步相移SPWM技术在不降低系统性能的前提下,大大简化了计算,在中高压级联型变流器的实际应用系统中,具有非常明显的优势。

基于高频逆变器的SPWM控制技术

正弦脉宽调制调制方法多种多样,而每种调制方式又各有其优缺点。在高频逆变器中无论采用何种调制方式,输出电压谐波含量及分布和开关损耗是不得不考虑的两个问题。针对以上两点,本文对现有的SPWM调制方法进行了较为系统的阐述。并对多种驱动方式下逆变器开关损耗进行计算,对输出电压谐波进行分析。研究结论对深入研究SPWM控制方式以及调制方式的选择具有重要参考价值。

基于FPGA的步进电机SPWM细分驱动系统的设计

系统采用FPGA设计了步进电机正弦脉宽调制细分驱动电路,提高了步进电机的步进分辨率,并设计了功率驱动电路,对细分电路输出信号进行了隔离和功率放大,以确保电机能够稳定可靠地运行。经过对二相混合式步进电机测试表明,步进电机运行平稳,定位精度较高,改善了步进电机的运行性能,适用于要求较高的实时控制系统。

单极性SPWM逆变器并联环流分析与抑制

单极性正弦脉冲宽度调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)具有开关损耗低、效率高、输出波形良好的优点,然而在逆变器并联系统中,使用单极性SPWM方法可能引发环流,造成系统效率降低、电流波形畸变甚至器件损坏。对比采用4种不同单极性SPWM方法时并联系统的环流产生情况发现,只有双臂斩波单极性SPWM会引发环流,并从控制结构上分析了这一环流产生的原因。此外,针对使用双臂斩波单极性SPWM的情况,提出了一种不需要额外增加硬件成本的控制方法,可以避免在逆变器并联系统中引发环流。通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性。