CN111342562B - 一种注入lcc-s拓扑结构的spwm波生成方法 - Google Patents

一种注入lcc-s拓扑结构的spwm波生成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111342562B
CN111342562B CN202010188997.3A CN202010188997A CN111342562B CN 111342562 B CN111342562 B CN 111342562B CN 202010188997 A CN202010188997 A CN 202010188997A CN 111342562 B CN111342562 B CN 111342562B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave
spwm
switching tube
sine
output voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010188997.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111342562A (zh
Inventor
徐妍
官国飞
陈志明
李军
谭林林
李乘云
黄学良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
Original Assignee
江苏方天电力技术有限公司
东南大学
国网江苏省电力有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 江苏方天电力技术有限公司, 东南大学, 国网江苏省电力有限公司 filed Critical 江苏方天电力技术有限公司
Priority to CN202010188997.3A priority Critical patent/CN111342562B/zh
Publication of CN111342562A publication Critical patent/CN111342562A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111342562B publication Critical patent/CN111342562B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种注入LCC‑S拓扑结构的SPWM波生成方法，包括以下步骤：确定载波频率、调制波频率和载波比，根据载波比设置待调制的正弦波n个采样点并采集正弦函数值kn，n∈(1，10)；将采集的正弦函数值kn送入DSP信号处理器中计算每个周期内的占空比和高电平持续时间；根据占空比和高电平持续时间，在正弦波的正半个周期内，控制开关管S1、开关管S4导通；在正弦波的负半周期内，控制开关管S2、开关管S3导通，产生SPWM波；调节逆变器的等效输出电压，根据期望的正弦基波幅值，计算修改后的占空比；根据修改后的占空比重新配置PWM信号调节等效输出电压。本方法注入电流的高次谐波分量较低，且输出电压通过调节调制比控制，直接通过DSP信号处理器编程控制，可靠性高且扩展性强。

Description

一种注入LCC-S拓扑结构的SPWM波生成方法
技术领域
本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种注入LCC-S拓扑结构的SPWM波生成方法。
背景技术
随着人类社会的发展，人类社会对电力的依赖程度越来越高，工业生产、日常生活的方方面面都离不开电能。因此，人们对于电能的供给方式提出了新的要求。近几年来，无线电能传输技术蓬勃发展，无线电能传输技术以其便捷性与灵活性受到广大研究者以及使用者的青睐。
LCC-S结构是无线电能传输系统的一种常见拓扑，这种拓扑结构具有发射线圈电流恒定、接收线圈输出电压恒定的优点，且拓扑结构设计方法成熟，设计过程简单。
传统的LCC-S系统常采用一定频率的方波电压输入，通过拓扑结构本身的滤波特性在输出线圈侧得到纯正正弦波输出电压。由傅里叶分析可知，方波本身含有高次谐波分量，而LCC-S系统具有三次谐波通路，因此有三次谐波电流流通；同时，方波注入的LCC-S系统输出电压只能通过改变直流电压调节，因此若需要电压与功率控制则应配合可调直流电压源实现，系统结构复杂度增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对LCC-S系统输入电流谐波含量高、输出电压控制较复杂的问题，提出了一种SPWM波注入的LCC-S系统，以减少输入电流谐波含量和对输出电压进行控制。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种注入LCC-S拓扑结构的SPWM波生成方法，其中：包括以下步骤：
步骤A：确定载波频率、调制波频率和载波比，根据载波比设置待调制的正弦波n个采样点并采集正弦函数值kn，n∈(1，10)；
步骤B：将采集的正弦函数值kn送入DSP信号处理器中计算每个周期内的占空比和高电平持续时间；
步骤c：根据占空比和高电平持续时间，在正弦波的正半个周期内，控制开关管S1、开关管S4导通；在正弦波的负半周期内，控制开关管S2、开关管S3导通，产生SPWM波；
步骤D：调节逆变器的等效输出电压，根据期望的正弦基波幅值，计算修改后的占空比；
步骤E：根据修改后的占空比值重新配置PWM信号调节等效输出电压。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的调制波频率为20kHz，载波频率为400kHz，载波比为20。
上述的步骤B具体为：根据载波频率计算周期：
Figure GDA0002479020150000021
设直流侧输入电压为E，期望的正弦基波幅值为U，则根据面积等效原理：
Figure GDA0002479020150000022
其中：Kn为对应的正弦波表值，T2为每个小开关周期内高电平应持续的时间，因此，对应每个周期内的占空比计算公式为：
Figure GDA0002479020150000023
上述的直流侧输入电压E为200V。
6、上述的步骤D具体为：
根据期望的正弦基波幅值U′和直流侧输入电压E计算修改后的占空比a′，
Figure GDA0002479020150000024
本发明的有益效果：
本发明提出了一种注入LCC-S拓扑结构的SPWM波生成方法，该系统注入电流的高次谐波分量较低，且输出电压可以通过调节调制比控制，该方法实现简单，且直接通过DSP信号处理器编程控制，可靠性高且易于与其它控制策略和控制方法相结合，可扩展性强。
附图说明
图1是本发明的流程结构示意图；
图2是本发明的LCC-S系统结构示意图；
图3是本发明的SPWM调制原理图；
图4是本发明的SPWM调制波生成流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
如图1所示，LCC-S补偿无线电能传输系统拓扑结构的输入电压保持恒定，对逆变器进行SPWM调制，取载波频率为400kHz，调制波频率为20kHz，此时输出电压U1的波形为SPWM调制波形，其基波分量含量较高，系统的输入电压可以等效为20kHz的正弦波形。下面具体介绍系统的SPWM波生成方法和输入电压调节方法。
SPWM波生成方法：
对于SPWM波的生成有数字方法和模拟方法。本发明利用数字方法生产SPWM波形。载波频率为400kHz，调制波频率为20kHz，因此在每个正弦波周期内需要20个采样点，由于正弦波的正负半周幅值的对称性，只需要将正弦函数的取值以正弦波表的形式存储于DSP信号处理器中即可实现SPWM波形的计算工作。记正弦函数表如下表，取十个采样点：
Figure GDA0002479020150000031
载波频率为400kHz，则周期为：
Figure GDA0002479020150000032
设直流侧输入电压为E，期望的正弦基波幅值为U，则根据面积等效原理：
Figure GDA0002479020150000033
上式中，Kn为对应的正弦波表值，T2为每个小开关周期内高电平应持续的时间，因此，对应每个周期内的占空比计算公式为：
Figure GDA0002479020150000034
由上式可知，已知T1和占空比α则可计算出高电平持续时间，因此，只需要对DSP的PWM模式、PWM频率和定时器按照计算结果进行设置，即可得到相应的SPWM波形。产生SPWM波形的流程图如图3所示。
在正弦波的正半个周期内，按SPWM波形控制开关管1、4导通，在负半个周期内则控制开关管2、3导通，由此产生的波形类似于单极性调制的SPWM输出波形。
电压调节方法：
若想调节逆变器的等效输出电压，则由式(2)可知，只需要在程序中对期望的正弦基波幅值进行调整即可，修改后的占空比计算公式为：
Figure GDA0002479020150000041
因此，只需要按修改后的d值重新配置PWM信号即可实现输出电压的调节；但由SPWM调制理论，当逆变器处于过调制状态时系统的输出波形高次谐波含量会显著上升，因此使用时限制输出电压正弦基波幅值为1.1E，理论上通过调节参数U可以做到对输出电压正弦基波幅值连续可调，但实际上由于DSP的PWM波形分辨率的限制，输出电压调节精度会受到一定限制。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种注入LCC-S拓扑结构的SPWM波生成方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A：确定载波频率、调制波频率和载波比，根据载波比设置待调制的正弦波n个采样点并采集正弦函数值kn,n∈(1,10)；
步骤B：将采集的正弦函数值kn送入DSP信号处理器中计算每个周期内的占空比和高电平持续时间；
根据载波频率计算周期：
Figure FDA0003496920170000011
设直流侧输入电压为E，期望的正弦基波幅值为U，则根据面积等效原理：
Figure FDA0003496920170000012
其中：Kn为对应的正弦波表值，T2为每个小开关周期内高电平应持续的时间，因此，对应每个周期内的占空比计算公式为：
Figure FDA0003496920170000013
步骤C：根据占空比和高电平持续时间，在正弦波的正半个周期内，控制开关管S1、开关管S4导通；在正弦波的负半周期内，控制开关管S2、开关管S3导通，产生SPWM波；
步骤D：调节逆变器的等效输出电压，根据期望的正弦基波幅值，计算修改后的占空比；根据期望的正弦基波幅值U'和直流侧输入电压E计算修改后的占空比a'，
Figure FDA0003496920170000014
限制输出电压正弦基波幅值为1.1E；
步骤E：根据修改后的占空比值重新配置PWM信号调节等效输出电压。
2.根据权利要求1所述的一种注入LCC-S拓扑结构的SPWM波生成方法，其特征在于：所述SPWM调制波形的调制波频率为20kHz，载波频率为400kHz，载波比为20。
3.根据权利要求1所述的一种注入LCC-S拓扑结构的SPWM波生成方法，其特征在于：所述步骤B具体为：所述直流侧输入电压E为200V。
CN202010188997.3A 2020-03-17 2020-03-17 一种注入lcc-s拓扑结构的spwm波生成方法 Active CN111342562B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010188997.3A CN111342562B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 一种注入lcc-s拓扑结构的spwm波生成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010188997.3A CN111342562B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 一种注入lcc-s拓扑结构的spwm波生成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111342562A CN111342562A (zh) 2020-06-26
CN111342562B true CN111342562B (zh) 2022-04-15

Family

ID=71184527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010188997.3A Active CN111342562B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 一种注入lcc-s拓扑结构的spwm波生成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111342562B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113098145A (zh) * 2021-04-12 2021-07-09 国网江苏省电力有限公司 一种基于随机spwm控制的无线电能传输系统
WO2022227008A1 (en) * 2021-04-30 2022-11-03 Shanghai Square Plus Information Technology Consulting Ltd. Dc/dc converter-less wireless charging device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106155177A (zh) * 2016-07-28 2016-11-23 河南西瑞医疗电子技术有限公司 基于数字处理器实现spwm波形的方法
CN108919880A (zh) * 2018-02-09 2018-11-30 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种基于数字处理器的载波型spwm波形生成方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103715872B (zh) * 2014-01-03 2017-01-11 深圳市金宏威技术股份有限公司 电源、生成脉冲宽度调制信号的方法及装置
CN105262458B (zh) * 2015-09-23 2018-09-18 大禹电气科技股份有限公司 基于fpga的多电平spwm脉冲产生系统及方法
CN109901382B (zh) * 2019-03-15 2022-11-18 爱士惟科技(上海)有限公司 一种数字控制系统的规则采样pwm优化方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106155177A (zh) * 2016-07-28 2016-11-23 河南西瑞医疗电子技术有限公司 基于数字处理器实现spwm波形的方法
CN108919880A (zh) * 2018-02-09 2018-11-30 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种基于数字处理器的载波型spwm波形生成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111342562A (zh) 2020-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111342562B (zh) 一种注入lcc-s拓扑结构的spwm波生成方法
CN104135034B (zh) 基于lc滤波的单相光伏并网逆变器网压解耦控制方法
CN102856916B (zh) 一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路
CN102641152B (zh) 基于fpga的高频电刀发生器
CN110620377B (zh) 一种能量高效传输的三端口dc-dc变换器及其控制方法
CN110149065A (zh) 一种升降压开关电容多电平逆变器及其调制方法
CN104753377B (zh) 一种基于桥式模块化开关电容的多电平逆变器
CN112910299A (zh) 一种单逆变器产生并输出双频正弦波的方法
CN110233498A (zh) 一种双输入光伏并网多电平逆变装置及其控制方法
CN105703658A (zh) 一种数模结合的并网逆变装置
CN102684518B (zh) 基于瞬时电流前馈控制的高频冗余pwm整流装置及方法
CN116455255A (zh) 一种适用于反激式微逆模式切换的控制方法
CN116683750A (zh) 一种ipos-dc/dc变换器级联单相逆变器及方法
CN104901404A (zh) 一种充电电路及输出控制方法
CN109925050A (zh) 高动态特性电外科发生器电路拓扑及控制方法
CN107482930A (zh) 一种双电感双电压直流输出电路
CN108183601B (zh) 一种h3imc中三次谐波电流跟踪方法
CN113224964A (zh) 一种单相单级式升压逆变器的控制方法
CN204103793U (zh) 一种光伏并网逆变电路及开关控制电路
CN204012744U (zh) 一种新型光伏并网逆变器
CN108134512B (zh) 一种针对h3imc的注入谐波电流控制方法
CN207832853U (zh) 一种谐波补偿式能馈电子模拟负载
Hung et al. Control and monitor of single-stage single-phase t-type grid-connected inverter based on IoT
CN110601253B (zh) 一种dcm反激光伏微逆变器并网电流谐波抑制方法
CN213547118U (zh) 一种基于dsp的并网逆变器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211209

Address after: 211102 Tianyuan science Road, Jiangning Science Park, Nanjing, Jiangsu 19

Applicant after: JIANGSU FANGTIAN POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant after: SOUTHEAST University

Applicant after: STATE GRID JIANGSU ELECTRIC POWER Co.,Ltd.

Address before: 211102 Tianyuan science Road, Jiangning Science Park, Nanjing, Jiangsu 19

Applicant before: JIANGSU FANGTIAN POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant before: Southeast University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant