SPWM逆变电路调制方式阐述及实验教学设计

SPWM(正弦脉冲宽度调制)调制方法作为电力电子技术课程中的重要知识点,对学生理解高频逆变电路的调制原理和掌握后续课程有深远影响。理论课讲解时仅给出了作为调制波的正弦波和作为载波的三角波以及比较后的PWM波形,并根据正弦波半周期内载波和比较后输出PWM波形的极性来判断调制极性。现有实验台双极性SPWM调制实验因设计有箝位环节,学生实验测录到的比较器输出波形只有零或高电平,导致许多学生误判为单极性调制,而正确判断单极性还是双极性应根据逆变器桥臂中点电压的极性或者是加到各开关管的驱动信号逻辑关系。针对此问题,设计了单极性与双极性实现的Matlab仿真图和DSP编程实现的单相全桥逆变电路实验装置。     

MSPWM输出波形的图解分析法

介绍了一种可以直接从调制信号和n个三角载波分析得出SPWM我重化（MSPWM）输出波形的图解分析法，得出了载波比、调制比和MSPWM输出波形的最大跳变幅值之间的约束关系。当满足这一约束条件时，MSPWM输出波形的最大跳变幅值为最大输出峰峰值的1/n。     

多电平逆变器的PWM控制技术

目前出现了诸如载波层叠、载波移相、频率优化、消除特定次谐波、空间电压相量等多种优秀的控制策略,但是针对特定的电路拓扑,需要根据电路的拓扑结构、开关器件的类型、工作频率、输出电压的指标等因素综合考虑选用或设计最适合的控制策略。一、三角载波层叠SPWM控制三角载波层叠SPWM控制法是从两电平H桥的单极性调制方法发展而来的,在m电平的变流器中,由（m-1）组频率和幅值相同的三角载波分成两层上下层叠,且两组三角载波对称地分布于水平中线两侧,以水平中线作为参考零线,与共同的调制波相交,通过调制比较产生互补的开关信号,触发相应的开关器件。这种调制策略根据三角载波的相位不同,可以派生出三种不同的形式：同相层叠PWM法、正负反相层叠式PWM法,交替反相层叠PWM法。     

单元串联变频器移相PWM的研究

介绍单元串联中压变频器2种载波移相的PWM调制方法,分析各自的优劣,并对载波水平移相PWM调制进行仿真实验,给出在不同调制度下的输出波形．仿真和系统实验表明,载波水平移相PWM调制可以提高开关频率,使输出波形电平数增加,减小谐波,改善输出波形．     

混合级联 H 桥逆变器的改进型调制策略

针对混合级联 H 桥逆变器,在采用混合载波层叠调制策略时,虽可以解决电流倒灌的问题且逆变器输出电 压的波形质量良好,但逆变器的低压单元会出现功率不均问题,提出了一种改进型混合调制策略;以混合级联九电 平逆变器为例,策略的高压单元采用调制波为正弦波的阶梯波调制;将两个低压单元的调制波分别进行调整再对 其进行脉宽调制(PWM),通过 PWM 调制可以得到两个低压单元各自开关元件的脉冲信号,利用该脉冲信号的对 称性对其进行逻辑运算,重新分配低压单元脉冲信号;首先进行仿真分析,对两种调制策略在同一条件下搭建仿真 模型并运行可得出相应的结果,接着进一步对改进型混合调制策略进行实验验证;通过仿真分析和实验验证可以 证明改进型混合调制策略在保留混合载波层叠调制策略优势的基础上,可减少载波,简化了调制过程,使输出电压 达到倍频效果,还可以在 1 / 2 个调制波周期内解决低压单元功率不均问题。     

级联型多电平变换器单元电路控制策略仿真

针对级联型多电平变换器需要四象限运行的工况,提出以双H桥的电压胞拓扑作为多电平变换器单元电路的方案。其前H桥为整流器,采用滞环电流控制策略实现直流电压稳定和近似单位功率因数的双向能量流动;后H桥为逆变器,采用载波相移SPWM技术。通过建立整流器的滞环电流控制模型和三单元级联多电平逆变器相移技术控制模型,对变换器进行双向能量传输运行的过渡过程分析和逆变器输出级联电压波形分析。仿真结果表明该拓扑及控制策略满足四象限运行要求。     

一种改进均压算法的MMC复合调制策略

针对最近电平调制策略在电压等级不高且电平数目较少情况下产生的阶梯波在逼近正弦调制波时存在较大拟合误差的问题,提出了一种复合调制策略;首先采集NLM产生的阶梯波与调制信号之间的误差作为阶梯调制信号;然后结合载波调制原理,将阶梯调制信号与幅值相等、相位依次偏移的三角载波信号比较,基于面积等效原理产生一组PWM脉宽调制信号;最后将其与阶梯波信号叠加,最终形成驱动信号;同时改进了传统均压算法来降低系统的开关频率;通过Simulink中搭建的MMC仿真验证,复合调制下既保证了输出电压波形质量,也降低了系统开关损耗和电流总畸变率,而且改进的均压算法对子模块电容电压波动情况能够有效抑制,提高了MMC系统转化效率。     

基于改进型正弦脉宽调制算法的单相逆变器输出电压和波形控制

尽管SPWM调制能获得较好的正弦波,但其谐波问题仍然不可忽视,就单相逆变器输出电压和波形控制问题在SPWM调制的基础上进行了一些改进研究﹒采用了在基波正弦调制参考波中附加一个三次谐波分量的方法,采用matlab/simulink对传统SPWM控制下的单相逆变输出和改进型算法分别进行了仿真比较,结果表明,采用改进SPWM控制算法对单相逆变器输出进行调制时,基波电压输出明显增大,输出电压总的谐波畸变率明显降低﹒该改进方法对单相逆变器输出电压和波形控制有一定的实际价值﹒     

一种新颖的矩阵变换器SPWM载波预调制控制策略

文章提出一种新颖的控制策略,利用输入线电压包络线对载波进行预调制,使载波在频率不变的情况下斜率随输入线电压包络线变化,进而修正SPWM的占空比,以抵消三相非对称输入及线电压包络线自身波动的影响;在此基础上建立了基于Matlab的仿真模型,仿真结果表明,该控制策略具有控制简单,动态响应快,输出电压波形THD较低等优点,并能较好地克服输入电压不对称造成的影响。     

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SPWM的SVPWM算法

传统的SVPWM算法中存在大量的三角函数和求根运算,不利于数字信号处理器的实时运算。为此提出了一种基于SPWM算法的SVPWM算法,将SVPWM像SPWM那样找出其隐含的调制函数,采用SPWM中调制波与载波相比的规则采样思路,在静止坐标系下直接查表得到每个参考电压矢量所对应的三相调制波的函数值。进而得到每相电压在一个PWM周期中的占空比,有利于数字化的实现。经过Matlab仿真证实隐含调制函数的波形。     

节能型电动车控制系统的研究

提出了正弦脉宽调制型变频调速技术在电动车上的应用方案,开发了一种基于M 37705单片机系统的电动车控制系统.它运用规则采样法产生正弦脉宽调制波,通过开关角的控制抑制逆变器输出电压中的谐波分量,降低了电动机的损耗和转矩脉动,使电动车的运行性能得到了较大改善.     

基于80C196MC数字化单相逆变器的研究

本文介绍一种数字化逆变器的实现;系统硬件由控制电路和逆变主电路构成,其中控制电路采用以80C196MC为核心,能够实现SPWM的发生和各种必要的保护。     

基于DSP的RPWM技术

从随机脉宽调制（ＲＰＷＭ）原理入手,介绍了随机模型随机方案选择,并用数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ５０ 具体实现了ＲＰＷＭ 波．通过频谱分析,将ＲＰＷＭ 波与ＳＰＷＭ 波相比较,ＲＰＷＭ谐波具有抑制功能强的优点．对不同幅度调制比下的ＲＰＷＭ 波频谱进行比较,ＲＰＷＭ 对幅度调制比要求较高．     

SPWM逆变器调制方式的研究

介绍了SPWM逆变器的工作原理,对SPWM逆变器的3种调制方式进行了对比分析,探讨了3种调制方式的优劣及使用环境。     

一种三相正弦脉宽调制波的产生方法

介绍了三相正弦脉宽调制(SPWM)波的一种独特的形成方法.主要依靠硬件,利用三角波与正弦波的全数字化比较的方式来实现.这种方法运行速度快,可靠性高.通过有关参数的适当配合,使数据存贮量大大减小,且毋需在线运算.用微机查表方式调整SPWM波的基波频率和幅度,操作简单省时.本方案适合于交流调速系统中的微机实时控制.     

一种新型光伏独立发电系统拓扑及控制策略

提出一种采用推挽输出的新型光伏独立发电主电路拓扑结构,系统由光伏电池阵列、充电器、蓄电池和逆变器组成.该逆变器能同时实现升压和逆变,省去了蓄电池之后的DC-DC升压部分.在简化主电路拓扑的同时,能够有效输出稳定的220 V交流电压.此外,该系统采用基于高频链SPWM调制方法及电压有效值外环、瞬时值内环的闭环控制策略.采用该系统不仅可以减小系统体积,降低系统成本,而且具有输出电压动态响应好、稳态精度高等优点.     

软开关逆变器离散脉冲调制性能

为了提高软开关逆变器的性能,分析了软开关逆变器离散脉冲调制方法,导出了实现软开关逆变技术离散脉冲调制必须满足的最基本条件。提出了一种新型软化SPWM调制算法,研究了调制算法中各参数之间的关系,给出了调制参数变化范围及边界条件。分析了调制参数对软化SPWM调制策略及逆变器性能的影响,并进行了谐波分析。结果证明了理论分析的正确性。     

三相四线逆变器快速三维SVPWM算法及几种调制方法间的等效性

提出了一种三相四桥臂电压型逆变器的新型三维空间矢量快速算法, 仅利用三相参考电压和简单的运算即可直接判断出矢量所处的四面体并计算合成矢量的作用时间, 克服了常规算法中坐标变换导致的计算复杂, 耗时长的缺点. 分析了所提3D-SVPWM算法和逆变器时域控制方程解、四桥臂SPWM、四桥臂二维SVPWM三种调制方法间的关系, 指出了四种方法具有统一的矢量作用时间模型. 分析了采用3D-SVPWM时逆变器的电压利用率. 给出了基于所提算法和其它三种调制方法的四桥臂DC/AC逆变器的仿真试验结果, 该结果显示了算法的正确性和有效性, 验证了等效性的结论.     

基于CPLD的三相SPWM发生器的设计

设计了对称规则采样和不对称规则采样的三相SPWM发生器模块,其开关频率至少可达50kHz,调频范围2 kHz以上,死区时间和调制比均可调,并通过仿真验证了不对称规则采样的输出特性要明显优于对称规则采样.采用分时操作的方法就可以应用较低成本的CPLD达到上述性能要求,因此该模块与转子位置预估等功能模块相结合应用于无刷直流电动机的简易正弦驱动场合.