全桥逆变单极性SPWM控制方式在电源技术中过零点振荡的研究

简介：
本研究探讨了全桥逆变器采用单极性SPWM控制技术时，在电源系统中的过零点振荡现象，分析其产生机理并提出抑制策略。 电源技术中的全桥逆变是一种常见的电力转换方法，在许多现代电源系统中扮演着关键角色。这种逆变器采用四个开关元件（如IGBT或MOSFET）构成的桥式结构，能够将直流电转化为交流电。全桥逆变器主要使用两种控制方式：双极性和单极性。 在双极性控制模式下，对角线上的两个开关同时工作，并且上下管之间除死区时间外为互补状态。尽管这种控制方法简单易行，但它会导致较高的开关损耗和较大的电磁干扰问题。相比之下，单极性的逆变器具有更低的能耗和更小的电磁干扰，尤其适合于正弦波脉宽调制（SPWM）技术的应用。 采用单极性SPWM控制方式时，通过调整脉冲宽度来模拟正弦波形以实现高效的逆变输出。然而，在电压过零点附近会出现振荡现象——这是由于在该时刻控制环路的延迟导致开关元件频繁切换所致。这种振荡会降低输出信号的质量，并增加能耗和可能影响系统的稳定性。 单极性SPWM控制可以进一步分为单边和双边两种方法，其中双边SPWM通过比较正弦载波与反相三角调制波来生成驱动信号，以使输出更接近理想的正弦曲线。但在电压过零点时，由于误差反馈的滞后效应，实际产生的PWM脉冲宽度会偏离理想值，引发振荡。 具体来说，在从一个半周期向另一个转换的过程中（例如正值转负值），高频臂上管的实际占空比可能会超出理论设定值；在另一阶段中，当系统刚刚进入新的半周时，由于持续存在的正误差信号导致该臂的开关元件保持导通状态，使得输出不能按照预期规律变化。 为了克服这一挑战，研究人员提出了一些解决方案。这些方案可能包括改进控制算法、优化反馈处理机制或调整死区时间等策略来减少相位滞后的影响。通过实验验证表明，采用上述措施可以有效缓解过零点振荡现象，并提升逆变器的输出性能和效率。 虽然单极性SPWM在全桥逆变中具有显著优势，但其产生的过零点振荡问题仍需进一步研究解决以满足更高标准的应用需求。通过深入分析这一现象并采取适当的优化措施，可以提高电源技术的整体水平。