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对于一些特殊的绝缘材料和电气设备的绝缘系统来说,正弦波频率和电压幅值是绝缘老化加速的因子。在进行加速老化实验的过程中,为了在不改变绝缘失效机理的条件下尽快得出绝缘寿命的相关信息,需要使用中、高频率的正弦波逆变电源。由于受到高压电压的限制,当前主要使用的50HZ工频正弦波电源不能完全满足这些特殊要求。因此,对中、高频的高压正弦波逆变电源的研究具有十分重要的现实意义。同时,载波移相技术在高压逆变电源中的应用,在一定程度上达到了在不增加开关元件的开关频率的基础上而降低谐波失真的目的。载波移相控制策略使得控制变得更为复杂,对控制器的要求进一步提高。当前主要是利用微控制器和DSP处理器来实现高压变频器的控制策略,随着FPGA/CPLD器件和SOPC技术的发展,使得利用FPGA/CPLD器件基于SOPC技术实现高压变频器的控制成为可能,同时这种方法不仅具有硬件实现的可靠性和快速性,也具有软件实现的灵活性等优点。 本文主要在基于载波移相SPWM技术的模块级联型高压逆变电源的控制策略上进行了分析研究,在Simulink下对各种常见的控制策略进行仿真;同时在模块级联型高压逆变电源控制策略的数字化实现方面做了一些研究,通过探索将运用先进的SOPC技术实现的数字控制平台引入控制系统,以推进模块级联型高压逆变电源数字化控制的进程。 本文首先详细分析了模块级联型高压逆变电源拓扑结构及控制策略。针对两模块级联的情况,分析了每个开关状态下每个模块所对应的工作状态、每个模块的输出电平以及在对应的情况下级联系统的工作状态和输出电平。 其次,在Simulink下对常见的基于载波移相SPWM技术控制策略进行仿真,并对每种算法滤波后的结果进行了分析。得出了在级联模块数为6的情况下,PD、POD和APOD三种算法的THD相差不大;在级联模块数为6且未经滤波的情况下,单极性三角波水平总移相角为2π时的THD明显优于总移相角为π的情况,而双极性三角波水平总移相角为π时的THD明显优于总移相角为2π的情况的结论。 控制系统运行频率越高,对时序、逻辑的要求越高,设计难度越大。文章最后,在调制波频率为1KHZ、载波频率为20KHZ的情况下,以APOD控制策略为例,介绍了通过SOPC技术实现六模块级联高压逆变电源数字化控制的过程。对每个模块的实现进行了详细说明,给出仿真结果。并通过实验证明了用SOPC技术实现数字化控制的可行性。同时,在进行正弦波发生模块的设计中,摒弃了常用的查表法和泰勒级数展开法而采用了迭代法的实现方式,通过仿真证明了该方法的可行性。