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载波层叠与载波移相的介绍与仿真

下面简单介绍一下载波层叠和移相的原理,并对其进行了仿真验证。

1.载波层叠

载波层叠PWM既适用于二极管/电容钳位型逆变器,也适用于具有独立直流源的级联型逆变器。当采用N 个幅值和频率相同的三角波在纵轴方向上下连续排列作为载波,与同一调制波进行交截比较后得到不同时刻的输出电平,随之确定各个开关管的开通关断状态,最后最多可以输出2N+1 个电平。根据三角载波在纵轴方向排列时相位的关系,三角载波层叠PWM 控制可以分为以下三种: ( 1 )同相层叠法( Phase Disposition,PD) ,即三角载波在纵轴方向上相位相同,如图1-1 ( a ) 所示;( 2 ) 交替反相层叠法( Alternative Phase Opposition Disposition,APOD) ,即相邻的三角载波在纵轴方向排列时相位相反,如图1-1 ( b) 所示; ( 3) 正负反相层叠法( Phase Opposition Disposition,POD) ,即横轴以上的三角载波同相位,横轴以下的三角载波同相位并与横轴以上的三角载波反相,如图1-1( c ) 所示。

2 载波移相

载波移相是用多个分别移相、幅值相同的三角载波与调制波比较,生成PWM波分别控制各组功率单元,然后再叠加,形成多电平PWM波形,称为载波移相法(PhaseShiftCarrierPWM),一般用在H桥串联型(级联型)结构、电容箱位型结构。

关于 CPS-PWM 在 MMC 变换器中的运用,主流的有两种实现方式,一种是最大输出电平为N+1电平的调制,另一种是最大输出电平为2N+1电平的调制。

载波移相脉宽调制技术(CPS-SPWM)有良好的谐波特性,利用较低的开关频率就能实现等效较高开关频率。MMC中应用CPS-SPWM即对MMC每个桥臂的N个子模块分别进行正弦脉宽调制。如图4-2所示为(方式1)CPS-SPWM调制过程。各子模块相应的三角载波依次移开1/N个三角载波周期(2π/N相角),然后与同一条正弦调制波进行比较,产生N组SPWM调制信号,对应驱动N个子模块单元,然后将子模块电压相叠加。同一相的上下桥臂对应子模块的载波互错π角度,同一相的上、下桥臂的调制波反相,等效输出相电压最大电平数为N+1。

图2 N=3,A相载波移相示意图(方式1)

如图3所示为(方式2)CPS-SPWM调制过程。与方式一相似,只是在上下桥臂对应子模块的载波互错角度有区别。方式2中,同一相的上下桥臂对应子模块的载波互错π/N角度,上、下桥臂的调制波反相。此方法不需要满足任意时刻每相同时投入的子模块数为N 这一约束条件。因此,可以采用如下移相方式获得等效输出相电压最大电平数为2N+1。

图3 N=4,A相载波移相示意图(方式2)

3 载波比与调制度

3.1载波比

是在调制中每周基波(三角波)与所含正弦调制波输出的脉冲总数之比,即两者频率之比ft / fr。

3.2 调制度

调制度关系反映载波的幅度、频率或相位受低频调制信号控制的程度。

调制度=调制波幅值/载波幅值。

4.仿真

仿真参数为N=4,载波比 fc/fr=4,调制比 M=0.85,采用方式1。图4表示A 相的载波移相调制过程。由图 6-1 可以看出,各子模块输出电压为两电平,上、下桥臂对应子模块互补开通。根据图 4不难发现这种移相方式的核心在于确保同一相的上、下桥臂对应子模块互补导通,这样就能够保证任意时刻任意一相均有 N 个子模块处于投入状态。

图4 仿真波形

 

5 遇到的问题

目前仿真只是开环仿真,在实现闭环仿真是出现了问题,可能是参数上的问题,有待解决。

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2021-05-09 00:00

载波相移的角度决定了输出的谐波含量,如何选择合适的角度,仿真模型中建立后还要根据实际过程中进行相应的调整

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lkings
LV.6
3
2021-05-11 11:04

此移相载波同移相全桥理论区别是在哪里,有工程师可以回答吗?贴子不能沉啊.

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2021-05-12 15:38

载波移相角度是否固定;仿真时的频率可否任意设置

1
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2021-05-14 11:57

载波层叠PWM既适用于二极管/电容钳位型逆变器,也适用于具有独立直流源的级联型逆变器。可以理解为逆变器可以并联出的意思吗

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吕先森
LV.2
6
2021-05-17 14:20

仿真时候应该用什么软件和设备

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cwm4610
LV.6
7
2021-05-20 13:23

其实闭环仿真的效果要比这样会更好,期待你的闭环仿真电路。

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yujunice
LV.5
8
2021-05-28 15:53

svpwm模块中的pwm模块中载波的周期和幅值怎么设置?调制波是很小范围(0.0005-0.006)内的正弦波。

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朝哥
LV.3
9
2021-06-04 20:27

闭环控制系统搭配的结果更具有代表性

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2021-07-14 08:34

有没有仿真电路原理图呢?闭环的话PID参数设置比较关键。

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iszjt
LV.5
11
2021-07-14 09:19

四个三角波频率如何设置的啊?

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鲁珀特
LV.4
12
2021-07-19 22:24

是否需要结合斩波做一些实际应用呢。

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2021-07-23 12:26

一直对三相电路不太理解,希望楼主能多讲讲这方面知识。能通俗的讲是最好的。

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2021-08-05 18:43
@zhangjiantao
载波相移的角度决定了输出的谐波含量,如何选择合适的角度,仿真模型中建立后还要根据实际过程中进行相应的调整

载波相移对载波的频率有要求吗?一般载波频率多少?

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