開(kāi)關(guān)電源類(lèi)產(chǎn)品介紹

隨著開(kāi)關(guān)電源類(lèi)產(chǎn)品的日益增多，電磁兼容設(shè)計(jì)成為開(kāi)關(guān)電源開(kāi)發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，相應(yīng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)也成為開(kāi)關(guān)電源類(lèi)產(chǎn)品必須滿足的性能指標(biāo)。高頻開(kāi)關(guān)電源是嚴(yán)重的電磁干擾源，很多情況下需對(duì)其安裝EMI電源濾波器。傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)方法計(jì)算繁瑣、設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜、研發(fā)時(shí)間長(zhǎng)。為了提高濾波器性能和縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，本文針對(duì)DC-DC開(kāi)關(guān)電源介紹了一種簡(jiǎn)單且效果良好的濾波器設(shè)計(jì)方法。本文在闡述開(kāi)關(guān)電源電磁干擾基本特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了電源傳導(dǎo)加固技術(shù)。文中闡述了EMI電源濾波器的基本原理、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原則和濾波器件的高頻特性，分析了網(wǎng)絡(luò)理論及其在EMI電源濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。本文以某一航空產(chǎn)品中的DC-DC開(kāi)關(guān)電源項(xiàng)目為依托，設(shè)計(jì)EMI電源濾波器。通過(guò)了解開(kāi)關(guān)電源需要滿足的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試分析其電磁干擾信號(hào)特點(diǎn)，提出濾波器性能指標(biāo)。利用網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計(jì)分析濾波電路，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波電路參數(shù)的設(shè)計(jì)。建立濾波器插入損耗仿真模型，編寫(xiě)仿真程序，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，最后通過(guò)實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的J下確性。同時(shí)，在EMI電源濾波器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)濾波器進(jìn)行了拓展功能的電路設(shè)計(jì)，主要針對(duì)開(kāi)關(guān)動(dòng)作所引起的浪涌電壓。通過(guò)討論應(yīng)用于EMI電源濾波器中的軟磁鐵氧體材料的特性，提出了鐵氧體磁芯的選擇原則和應(yīng)用方法，同時(shí)討論了主要濾波器件的選擇和設(shè)計(jì)。深入研究EMI電源濾波器在工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)及濾波器封裝技術(shù)，并提出封裝過(guò)程測(cè)試方法及工程應(yīng)用時(shí)安裝使用應(yīng)注意的主要問(wèn)題。隨著開(kāi)關(guān)電源的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,它們引起的電磁泄露和電磁輻射問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。電源EMI濾波器作為開(kāi)關(guān)電源的輔助器件,可以有效地抑制開(kāi)關(guān)電源中的傳導(dǎo)干擾。無(wú)源元件的高頻非理想特性使無(wú)源EMI濾波器高頻特性變差,而無(wú)源元件同樣影響有源EMI濾波器的高頻特性。因此對(duì)EMI濾波器高頻特性的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于無(wú)源EMI濾波器,本文研究了幾種改善自感寄生參數(shù)的方法的有效性,分析了元件間的互感耦合和電容的自感寄生參數(shù)分別對(duì)π型共模濾波器的影響。提出利用部分互感耦合改善電容的自感寄生參數(shù)的優(yōu)化措施。對(duì)于有源EMI濾波器,本文分析了一種有源EMI濾波器在分別連接純電阻、感性和容性負(fù)載時(shí)的插損,分析了反饋環(huán)路中各個(gè)模塊的作用和影響。最后,對(duì)有源EMI濾波器注入環(huán)節(jié)中的電容進(jìn)行了改進(jìn),改善了它的高頻特性。本文首先介紹了利用傅立葉變換估算開(kāi)關(guān)電源噪聲頻譜的方法,接著分別論述了開(kāi)關(guān)電源中差模傳導(dǎo)EMI噪聲與共模傳導(dǎo)EMI噪聲的產(chǎn)生原因。在分析完EMI噪聲產(chǎn)生原因以后,分析了噪聲分離技術(shù)的現(xiàn)狀,并指出傳統(tǒng)噪聲分離方法的缺陷。為了提高噪聲分離網(wǎng)絡(luò)的分離效果,引入傳輸線變壓器來(lái)改善其性能。傳輸線變壓器是用傳輸線繞在磁環(huán)上構(gòu)成,工作時(shí)初次級(jí)之間的能量傳輸主要依靠線圈間分布電容的耦合作用,繞組間的分布電容與漏電感則成為傳輸線特性阻抗的組成部分,所以傳輸線變壓器克服了傳統(tǒng)變壓器中漏感和分布電容對(duì)工作性能的影響。在理論分析的基礎(chǔ)上,制作了特性阻抗為100Ω的傳輸線變壓器,并利用該傳輸線變壓器制作了噪聲分離器樣品。在分析EMI濾波器原理的基礎(chǔ)上,分析了噪聲源阻抗變化對(duì)濾波器性能的影響,從理論計(jì)算和仿真分析可以得出:對(duì)于共模EMI濾波器需要考慮噪聲源阻抗的最大可能值;對(duì)于差模EMI濾波器需要考慮噪聲源阻抗的最小可能值。在測(cè)量、分析共模與差模噪聲的基礎(chǔ)上,確定了EMI濾波器需要對(duì)噪聲產(chǎn)生的衰減量,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定了噪聲源阻抗的最大可能值與最小可能值。根據(jù)需求衰減量與噪聲源阻抗可能值確定了EMI濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)...隨著開(kāi)關(guān)電源的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,它們引起的電磁泄露和電磁輻射問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。電源EMI濾波器作為開(kāi)關(guān)電源的輔助器件,可以有效地抑制開(kāi)關(guān)電源中的傳導(dǎo)干擾。無(wú)源元件的高頻非理想特性使無(wú)源EMI濾波器高頻特性變差,而無(wú)源元件同樣影響有源EMI濾波器的高頻特性。因此對(duì)EMI濾波器高頻特性的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于無(wú)源EMI濾波器,本文研究了幾種改善自感寄生參數(shù)的方法的有效性,分析了元件間的互感耦合和電容的自感寄生參數(shù)分別對(duì)π型共模濾波器的影響。提出利用部分互感耦合改善電容的自感寄生參數(shù)的優(yōu)化措施。對(duì)于有源EMI濾波器,本文分析了一種有源EMI濾波器在分別連接純電阻、感性和容性負(fù)載時(shí)的插損,分析了反饋環(huán)路中各個(gè)模塊的作用和影響。最后,對(duì)有源EMI濾波器注入環(huán)節(jié)中的電容進(jìn)行了改進(jìn),改善了它的高頻特性。近年來(lái),隨著電子設(shè)備及電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展和普及,由于泄漏和輻射等引起的電磁干擾嚴(yán)重影響其他設(shè)備的正常工作。降低電子設(shè)備的電磁干擾,提高其抗擾度等問(wèn)題已經(jīng)廣泛為電子行業(yè)所關(guān)注。在抑制電磁干擾信號(hào)的傳導(dǎo)干擾方面,采用EMI電源干擾濾波器是非常有效的手段。但是,鑒于各廠家生產(chǎn)的EMI電源濾波器的實(shí)際性能往往與其標(biāo)稱(chēng)值有較大差異,因此對(duì)EMI電源濾波器的主要性能即插入損耗的測(cè)試顯得尤為重要。本文即從工程應(yīng)用的角度出發(fā),設(shè)計(jì)研制了一套基于50Ω阻抗系統(tǒng)的EMI電源濾波器加載測(cè)試系統(tǒng),以客觀、合理地評(píng)價(jià)電源濾波器的性能,從而為電源濾波器的選用提供重要的依據(jù)。本文首先介紹了EMI電源濾波器的一些基本知識(shí),這是設(shè)計(jì)濾波器插入損耗測(cè)試系統(tǒng)必須考慮的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)討論了電源濾波器插入損耗加載測(cè)試裝置的具體設(shè)計(jì)過(guò)程,包括確定總體測(cè)試電路,重要零部件如加載緩沖網(wǎng)絡(luò)、屏蔽測(cè)試箱體、屏蔽電纜引線等的設(shè)計(jì)和制造,并借助基于有限元方法的電磁場(chǎng)計(jì)算軟件ANSYS來(lái)進(jìn)行關(guān)鍵部分的阻抗特性分析,通過(guò)各設(shè)計(jì)參數(shù)的不斷調(diào)整、改進(jìn),結(jié)合測(cè)試手段,研制出一套完備的滿足實(shí)驗(yàn)要求的測(cè)試系統(tǒng)。最后,討論了電源濾波器插入損耗測(cè)試的相關(guān)問(wèn)題,并借助本文研制的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電源濾波器進(jìn)行了一系列的測(cè)試。源濾波器[瀏覽次數(shù)：532次]有源濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能對(duì)大小和頻率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，它可以克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)，獲得比無(wú)源濾波器更好的補(bǔ)償特性，控制精度高、治理效果好，已逐漸成為諧波治理的重要技術(shù)手段和今后諧波治理領(lǐng)域的發(fā)展方向。目錄有源濾波器性能及參數(shù)有源濾波器優(yōu)點(diǎn)有源濾波器的設(shè)計(jì)步驟有源濾波器控制器的設(shè)計(jì)有源濾波器性能及參數(shù)取樣電流A：0～5A（CT二次電流）；單次電流諧波限值：≤2[%]；溫升：電感≤40K；模塊≤20K；高頻濾波器≤5K；總電流諧波畸變率限值：≤4[%]THD；單模塊電流峰值限制：≥84A；動(dòng)態(tài)響應(yīng)：≤20ms；防護(hù)等級(jí)：IP20；噪音：≤30dB；自動(dòng)限流，不發(fā)生過(guò)載；保證不與系統(tǒng)發(fā)生諧振；可根據(jù)需要設(shè)置為：只補(bǔ)償諧波、只補(bǔ)償無(wú)功、同時(shí)補(bǔ)償諧波和無(wú)功；采用智能型模塊，內(nèi)置保護(hù)有：短路、過(guò)流、過(guò)熱、驅(qū)動(dòng)欠壓、直流母線過(guò)壓，可靠性極高；執(zhí)行IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）、GB/T1459-93和GB/Z17625.6-2003有源濾波器優(yōu)點(diǎn)模塊化結(jié)構(gòu),集成度高；無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，即裝即用；容量擴(kuò)展容易，只需直接并聯(lián)即可；采用電力級(jí)接插件，支持熱拔插，安裝和售后服務(wù)方便，只需直接更換損壞的模塊即可；多模塊并聯(lián)時(shí)不存在主從關(guān)系，不會(huì)因主模塊故障而陷入癱瘓；適合快速變動(dòng)的負(fù)載情況，以及其他無(wú)源濾波無(wú)法治理的場(chǎng)合；在特殊情況下還可作為性能優(yōu)異的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置；有源濾波器的設(shè)計(jì)步驟在設(shè)計(jì)有源濾波器時(shí)，一般遵從以下設(shè)計(jì)步驟。1.傳遞函數(shù)的設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)濾波器特性的要求，設(shè)計(jì)某種類(lèi)型的屁階傳遞函數(shù)，再將n階傳遞函數(shù)分解為幾個(gè)低階（如一階、二階或三階）傳遞函數(shù)乘積的形式。在設(shè)計(jì)低通、高通、帶通、帶阻濾波器時(shí)，通常采用頻率歸一化的方法，先設(shè)計(jì)低通原形傳遞函數(shù)。若要求設(shè)計(jì)低通濾波器時(shí)，再將低通原形傳遞函數(shù)變換為低通目標(biāo)傳遞函數(shù)；若要求設(shè)計(jì)高通濾波器時(shí)，再將低通原型傳遞函數(shù)變換為高通目標(biāo)傳遞函數(shù)；若要求設(shè)計(jì)帶通濾波器時(shí)，再將低通原型傳遞函數(shù)變換為帶通目標(biāo)傳遞函數(shù)；若要求設(shè)計(jì)帶阻濾波器時(shí)，再將低通原型傳遞函數(shù)變換為帶阻目標(biāo)傳遞函數(shù)。2．電路設(shè)計(jì)按各個(gè)低階傳遞函數(shù)的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)和計(jì)算有源濾波器電路的基本節(jié)。先選擇好電路形式，再根據(jù)所設(shè)計(jì)的傳遞函數(shù)，設(shè)計(jì)和計(jì)算相應(yīng)的元件參數(shù)值。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)各電路元件提出具體的要求。3．電路裝配和調(diào)試先設(shè)計(jì)和裝配好各個(gè)低階濾波器電路，再將各個(gè)低階電路級(jí)聯(lián)起來(lái)，組成整個(gè)濾波器電路。對(duì)整個(gè)濾波器電路進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和性能測(cè)試，并檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果。有源濾波器控制器的設(shè)計(jì)飛速發(fā)展的電力電子技術(shù)使各種電力電子裝置在工業(yè)、交通運(yùn)輸及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，而這些非線性負(fù)荷帶來(lái)的諧波危害也日益嚴(yán)重。諧波使電網(wǎng)中元件產(chǎn)生諧波損耗、設(shè)備效率和功率因數(shù)降低，甚至損害電力設(shè)備如電容器等；諧波影響精密儀器和臨近的通信系統(tǒng)，使其無(wú)法正常工作。電力系統(tǒng)中諧波次數(shù)和大小隨系統(tǒng)負(fù)荷狀況而變化，采用傳統(tǒng)的LC靜態(tài)濾波器無(wú)法滿足要求，而采用電力有源濾波器可以對(duì)大小和頻率都變化的諧波及變化的無(wú)功進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，因此有源濾波器的研究和應(yīng)用越來(lái)越受到人們的重視。有源濾波器的基本原理是：先從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流，再由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而相位相反的補(bǔ)償電流，兩者相互抵消而使電網(wǎng)電流中只含有基波分量?？刂破魇怯性礊V波器的核心部件，它通過(guò)產(chǎn)生并控制驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件的脈沖來(lái)控制有源濾波器的行為，完成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波和無(wú)功的功能。2控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與基本功能有源濾波器的主電路采用三單相橋式電壓型變流器，通過(guò)變壓器與系統(tǒng)耦合，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用三單相橋結(jié)構(gòu)是因?yàn)槿龁蜗鄻虻目刂瓶梢韵嗷ソ怦睿瑫r(shí)還可用于消除零序分量及其諧波電流，實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)控制。該有源濾波器的控制系統(tǒng)采用雙DSP結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)DSP處理器用來(lái)完成數(shù)據(jù)處理、控制與高層保護(hù)功能；另一個(gè)DSP處理器用來(lái)產(chǎn)生高精度PWM脈沖?？刂破髦饕幸韵鹿δ埽?1)控制有源濾波器的行為根據(jù)檢測(cè)出的負(fù)荷電流的諧波和無(wú)功電流分量控制逆變器的輸出電壓，使有源濾波器輸出的補(bǔ)償電流與負(fù)荷諧波電流和無(wú)功電流之和相互抵消，從而使系統(tǒng)電流為基波正序有功電流。(2)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷產(chǎn)生PWM觸發(fā)脈沖，使有源濾波器能輸出正確的諧波補(bǔ)償電流。(3)脈沖同步根據(jù)從電網(wǎng)取回的同步脈沖，產(chǎn)生出與電網(wǎng)電壓同步的脈沖信號(hào)，使有源濾波器輸出的電壓與電網(wǎng)電壓保持同步。(4)自我容錯(cuò)功能一旦控制器自身有些元件出現(xiàn)錯(cuò)誤（如電壓互感器（PT）斷線等），控制器能立即發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并報(bào)警，同時(shí)不使裝置退出運(yùn)行，故障修復(fù)后可以容易地恢復(fù)。（5）保護(hù)功能當(dāng)有源濾波器運(yùn)行在過(guò)載或其他不正常狀態(tài)下，而電流又沒(méi)有超過(guò)保護(hù)動(dòng)作的整定值時(shí)，控制器能通過(guò)保護(hù)功能使有源濾波器回到正常工作狀態(tài)，避免其底層保護(hù)動(dòng)作，從而保證了有源濾波器能夠連續(xù)正常工作。3有源濾波器控制器的實(shí)現(xiàn)有源濾波器控制器的原理框圖如圖2所示?？刂破饕?0×50Hz（或更高）的采樣頻率對(duì)負(fù)荷電流、裝置輸出的補(bǔ)償電流及系統(tǒng)電壓進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換。利用諧波分離算法如dq分解法或ab分解法及其它方法對(duì)采樣電流進(jìn)行分解，濾除基波有功分量，保留用作補(bǔ)償所需的諧波電流。然后采用控制算法據(jù)電路參數(shù)計(jì)算出逆變器應(yīng)產(chǎn)生的諧波電壓。將諧波電壓瞬時(shí)值送至DSP脈沖發(fā)生器，讓脈沖發(fā)生器根據(jù)諧波電壓瞬時(shí)值采用SPWM算法決定逆變器開(kāi)關(guān)元件的動(dòng)作。脈沖發(fā)生器根據(jù)電壓瞬時(shí)值進(jìn)行SPWM脈沖計(jì)算以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖。下面分別介紹控制器的各項(xiàng)功能。3.1控制算法本系統(tǒng)的控制算法由諧波和無(wú)功電流的檢測(cè)及電流跟蹤控制兩部分組成。其中諧波和無(wú)功電流的計(jì)算是基于三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論[3]，如圖3所示。由于本文的有源濾波器要對(duì)直流側(cè)的電壓進(jìn)行控制，因此在指令電流中需要包含一定的基波有功分量，以便有源濾波器的直流側(cè)與交流側(cè)交換能量，調(diào)節(jié)電容電壓至給定值。圖4所示為電流跟蹤控制框圖。本系統(tǒng)的電流跟蹤控制采用PI控制，輸出控制量通過(guò)雙口RAM送至脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器根據(jù)得到的波形信息產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，脈沖經(jīng)隔離、整形后驅(qū)動(dòng)主電路的IGBT使逆變器輸出相應(yīng)電壓。補(bǔ)償電流是由逆變器的輸出電壓與交流側(cè)電源電壓的差值作用于電感而產(chǎn)生的。圖5是用該有源濾波器對(duì)三相6脈沖整流負(fù)載產(chǎn)生的諧波進(jìn)行補(bǔ)償?shù)腁相數(shù)字仿真結(jié)果圖，仿真軟件采用PSCAD。由圖可知補(bǔ)償后的系統(tǒng)電流與系統(tǒng)電壓同相位，電流波形得到大大改善，但比較負(fù)荷電流和系統(tǒng)電流可知，在負(fù)荷電流變化較快瞬間（對(duì)應(yīng)于整流橋的換相）補(bǔ)償效果差一些，這是因?yàn)橐a(bǔ)償快速變化的電流要求APF產(chǎn)生很高的諧波電壓，這一方面要求有源濾波器有很快的響應(yīng)速度，另一方面要求直流側(cè)產(chǎn)生高壓，這在實(shí)際裝置中是較難實(shí)現(xiàn)的，因此在負(fù)載電流變化非?？鞎r(shí)，APF的補(bǔ)償能力較差。有關(guān)系統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)對(duì)APF的影響及其對(duì)零序電流的補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題仍在進(jìn)一步的研究中。圖6為A相系統(tǒng)電流的諧波分析，負(fù)載電流的諧波總畸變率THD為20.1[%]，補(bǔ)償后的系統(tǒng)電流總畸變率為9.4[%]，5、7、9、11次諧波電流的含有率均小于5[%]。3.2數(shù)據(jù)采樣與處理該DSP處理器對(duì)負(fù)荷側(cè)的三相電流、電壓信號(hào)以及有源濾波器輸出的電流信號(hào)進(jìn)行同步采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。根據(jù)負(fù)荷側(cè)的電流與電壓值計(jì)算出瞬時(shí)有功、瞬時(shí)無(wú)功功率，再經(jīng)過(guò)諧波檢測(cè)與分離算法計(jì)算出補(bǔ)償電流的參考值，該值與有源濾波器實(shí)際補(bǔ)償電流的差值通過(guò)PI控制環(huán)節(jié)得到相應(yīng)的控制信號(hào)。3.3控制器的高層保護(hù)與復(fù)位功能一旦有源濾波器過(guò)流或者過(guò)壓，保護(hù)裝置動(dòng)作將IGBT封鎖使有源濾波器處于封鎖狀態(tài)。此時(shí)控制器將根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和有源濾波器本身的狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果二者均恢復(fù)正常則控制器會(huì)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)對(duì)有源濾波器進(jìn)行復(fù)位，使其恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)[2]。4高精度脈沖發(fā)生器過(guò)去基于單片機(jī)的脈寬調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方案中，由于處理器的指令執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，而難以保證脈沖精度，且受相位抖動(dòng)的影響也較顯著[4]。數(shù)字信號(hào)處理器快速的運(yùn)算能力使得我們有可能采用微處理器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度的脈沖發(fā)生器，該方法修改脈沖發(fā)生部分的程序即可產(chǎn)生各種類(lèi)型的PWM脈沖，簡(jiǎn)單靈活，有較好的通用性[5]。4.1變流器脈沖信號(hào)之間的關(guān)系圖7(a)、7(b)是基于IGBT的單相橋電壓型逆變器的結(jié)構(gòu)圖和工作原理示意圖。假定圖中半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)為理想開(kāi)關(guān)，則同一橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷是互補(bǔ)的（因?yàn)橥粯虮鄣膬蓚€(gè)開(kāi)關(guān)不能同時(shí)導(dǎo)通，否則將會(huì)因橋臂直通而導(dǎo)致直流電源短路）。假定上部開(kāi)關(guān)（圖(a)中的SL和SR）導(dǎo)通而下部開(kāi)關(guān)（圖(a)中的SL′和SR′）關(guān)斷時(shí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)為1，反之為0。如果任一時(shí)刻都有兩只管子導(dǎo)通，則單相橋IGBT開(kāi)關(guān)狀態(tài)的可能組合只有10和01兩種，輸出電壓分別對(duì)應(yīng)＋Ed和－Ed。這樣，利用一個(gè)6位的狀態(tài)字即可表征三單相全橋逆變器的輸出電壓，如100110B表示此時(shí)輸出電壓為A相＋Ed，B相－Ed，C相＋Ed。4.2脈沖發(fā)生器軟、硬件體系結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)采用SPWM方式將載波與參考波的幅值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定輸出開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。本有源濾波器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是消除25次（1.25kHz）以下的諧波，即參考波的最高頻率為1.25kHz。由采樣定理可知采樣頻率必須大于或等于原信號(hào)頻率的2倍才能保持原信號(hào)的全部信息，因此本系統(tǒng)中載波（三角波）的最低頻率應(yīng)該是2.5kHz。考慮到提高調(diào)制波的頻率使功率元件的開(kāi)關(guān)頻率提高，損耗變大，因而本系統(tǒng)中三角波的頻率采用2.5kHz。由于采用數(shù)字離散化方式比較載波和參考波，因而兩個(gè)信號(hào)的抽樣頻率越高誤差就越小?？紤]數(shù)字信號(hào)處理器的實(shí)時(shí)處理能力，本系統(tǒng)采用每隔0.3°比較一次的方法，即抽樣頻率為60kHz。由于周期三角波頻率為2.5kHz，所以只需要24點(diǎn)幅值信息即可以滿足要求。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，程序中構(gòu)造兩張表，一張為24點(diǎn)的調(diào)制三角波幅值表，另一張為參考波幅值表，即0°～360°之間間隔0.3°共1200點(diǎn)的參考波幅值，參考波幅值由另外一個(gè)控制芯片提供，通過(guò)雙口RAM提供本系統(tǒng)數(shù)字接口。脈沖發(fā)生器的硬件結(jié)構(gòu)如圖8。圖中的控制器由另外一個(gè)DSP芯片（TM