文档介绍：西安工程科技学院
硕士学位论文
SPWM数字化自然采样法的理论及应用研究
姓名:毛惠丰
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:陈增禄;李鹏飞
20040101
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摘要
的产生和控制方法是逆变器的核心技术之一。理论上,以模
拟电路按照自然采样法来实现波形的方法具有最接近理想自然
采样法调制效果的优点。但是模拟电路本身具有难以克服的各种缺点,
目前己在低载频逆变器中很少应用。在实际应用场合中,
波形生成方法均采用基于微处理器串行程序流的实现方法。在一些特殊
的应用领域,所期望的逆变器的开关频率和调制精度不断提高,
特别是对于那些采用目前快速发展并将被广泛应用的多重化技
术的逆变器,使得即便是采用数字信号处理器,基
于串行程序流所实现的很难同时满足速度和精度的要求。对于
现代电力电子技术中的技术, 目前急需一种全新的并能被广泛
应用的实现方法,它即具有数字电路稳定可靠无漂移等优点,
同时具有比较理想的自然采样法调制效果。
本文提出了一种新的实现方法, 即基于可编程超大规模集
成电路技术的数字化自然采样法。该方法通过软件编程用并行
硬件电路来实现自然采样法的调制效果。文中对数字化处理而
导致的脉冲误差和脉冲竞争进行了理论分析,并提出了优化数字化自然
采样法调制效果的方法。最后,通过仿真和实验验证了本文分析过程的
正确性以及该方法的优越性和可行性。
关键词多重化自然采样法
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第一章绪论
背景与现状
年,由和提出的、把通信系统调制
技术应用到逆变技术中的正弦波脉宽调制技术简称
,由于当时功率开关器件的速度慢而未得到推广。直到年
才由大学的等把技术正式应用到正弦波逆变
技术中,使逆变器的性能大大提高,并得到广泛的应用和发展,也使逆
变技术达到了一个新的高度。年代以后,逆变技术的发展处于高频
化新技术阶段。该阶段的主要特点是, 功率开关器件以高速器件为主,
逆变器的开关频率较高,逆变器输出波形的改善以技术为主,
逆变器的性能高,逆变技术的发展日趋完善。可见, 技术己成为
电力电子正弦波逆变器研究中的核心和热点技术之一。
早期的实现方法采用模拟电路比较法,即模拟电路按照自
然采样法来实现波形的方法。此后, 各种不同的技术相
继出现,例如基于微处理器的各种规则采样法「’、’、‘、“,’和脉宽调制电
路法〔,优化技术〔,空间矢量技
术〔,,面积等效法〔’等,成为逆变器高速器件
的主导控制方式。可以将现有的各种实现方法分为模拟电路比
较法和基于微处理器串行程序流的各种实现方法前者的优点是理论上
最接近理想自然采样法的调制效果〔”,,逆变器输出波形中的谐
波总畸变率最小。但模拟电路本身具有难以克服的各种缺点,导致其在
低载频逆变器中的应用很少。后者除了具有数字电路固有的稳定可靠无
漂移等优点,并且实现方便灵活,便于实现各种特殊功能,因此,其应
用最为广泛。
随着电力电子技术的迅速发展, 逆变器己在各种电力电子
设备中得到广泛应用。为了更好地改善逆变器的输出特性,一
种最直接、最有效的方法是提高逆变器主电路的开关频率,即载
波频率。随着频率的不断提高,基于微处理器的串行程序流所
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实现波形的程序执行周期不断缩短,因此,用微处理器实现的
频率的上限值受到了限制。在一些特殊的应用领域,所期望的
逆变器的开关频率可能超过了微处理器所能实现的最
高频率,调制精度时间分辨率以及调制波频率不断提高,特别是
对于那些采用目前快速发展并将被广泛应用的多重化新技术的
逆变器‘”,使得即便是使用数字信号处理器川,基
于串行程序流的实现方法很难同时满足速度和精度的要求。在
这种情况下, 实现方法主要还是采用模拟电路比较法。
对于现代电力电子技术中的技术, 目前急需一种全新的并
能被广泛应用的实现方法,它即具有数字电路稳定可靠无漂移
等优点,同时具有比较理想的自然采样法调制效果。该方法不仅能适用
于要求高调制波频率、高载波频率和高调制精度的场合,而且能适用于
要求运用多重化技术的场合。
目的与意义
本文研究的“数字化自然采样法”,应用最新的可编程超大
规模集成电路如技术【,通过软件编程用硬件电路
实现自然采样法的调制效果。该实现方法即具有数字电路稳定