電壓源型逆變器改進(jìn)的過調(diào)制法研究

方成輝+王潤新

摘 要： 為提高三相兩電平電壓型逆變器的直流電壓利用率，通過對空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）原理進(jìn)行詳細(xì)分析，提出一種改進(jìn)的過調(diào)制法。該方法通過改變參考電壓矢量的軌跡及相應(yīng)的合成策略，定義了一種新的比傳統(tǒng)過調(diào)制法所得結(jié)果具有更大基波幅值的參考電壓波形。仿真結(jié)果證明該方法在直流電壓利用率及輸出電壓的總諧波畸變率（THD）兩方面都較傳統(tǒng)過調(diào)制法有優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： 直流電壓利用率； 電壓型逆變器； 過調(diào)制法； 空間矢量脈寬調(diào)制； 總諧波畸變率

中圖分類號： TN911.3?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）20?0132?05

Study on improved overmodulation method for voltage source inverter

FANG Chenghui， WANG Runxin

（Logistics Engineering College， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China）

Abstract： To improve DC voltage utilization ratio of three?phase two?level voltage source inverter， an improved overmodulation method is proposed by analyzing the principle of SVPWM in detail. By changing the track of reference voltage vector and the corresponding synthetic strategies， a new reference voltage waveform which has better fundamental voltage amplitude than the traditional overmodulation method is defined. The simulation results show that the improved method has more superiority than the traditional over?modulation method in the aspects of DC voltage utilization ratio and THD of output voltage.

Keywords： DC voltage utilization ratio； voltage source inverter； overmodulation method； SVPWM； THD

為了適應(yīng)在復(fù)雜實驗條件下對多個電源單元的有效管理，運(yùn)用C#語言編寫了基于Socket網(wǎng)絡(luò)通信的多電源管理系統(tǒng)，并且能把每臺電源單元的數(shù)據(jù)保存到Excel表格中，方便查閱與記錄。Socket通信的同步通信方式是在客戶端在發(fā)送請求之后必須等到服務(wù)器回應(yīng)之后才可以發(fā)送下一條請求，是阻塞通信方式。這樣的方式對于電源單元的管理比較準(zhǔn)確。但對于多個電源單元同時管理時，就會出現(xiàn)連接長時間通信不上的問題。而異步連接就能很好的解決多個單元的連接問題，但是異步通信的缺點(diǎn)是對多電源單元管理時會出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯亂的問題。本系統(tǒng)使用面向?qū)ο驝#編程，采用了Socket異步連接電源，同步通信收/發(fā)數(shù)據(jù)方式進(jìn)行設(shè)計，很好地滿足了多電源管理系統(tǒng)的要求。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 Socket通信原理

1.1.1 服務(wù)器端的步驟

（1） 在實用Socket之前，要首先初始化Socket，就是實用Socket初始化函數(shù)；

（2） 在初始化完成以后，就可以建立服務(wù)端的Socket，然后實用該Sokcet開始偵聽整個網(wǎng)絡(luò)中的連接請求；

（3） 當(dāng)檢測到來自客戶端的連接請求時，向客戶端發(fā)送收到連接請求的信息，并建立與客戶端的連接；

（4） 在通信的過程中，服務(wù)器端產(chǎn)生的Socket會通過一個消息響應(yīng)函數(shù)OnReceive來接收到達(dá)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的發(fā)送可以使用Send（）來完成；

（5） 當(dāng)完成通信后，服務(wù)器關(guān)閉與客戶端的Socket連接。

1.1.2 客戶端的步驟

（1） 同樣的，初始化Socket，并建立客戶端的Socket，確定要連接的服務(wù)器的主機(jī)名和端口；

（2） 發(fā)送連接請求到服務(wù)器，并等待服務(wù)器的回饋信息；

（3） 連接成功后，與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互；

（4） 數(shù)據(jù)的讀取同服務(wù)端一樣，也是通過OnReceive函數(shù)來完成的，數(shù)據(jù)的發(fā)送通過Send函數(shù)即可；

（5） 數(shù)據(jù)處理完畢后，關(guān)閉自身的Socket連接。

1.2 Socket異步通信與同步通信

（1） 異步通信方式

程序執(zhí)行到發(fā)送、接收和監(jiān)聽語句的時候，不論工作是否完成，都會繼續(xù)往下執(zhí)行。并且在服務(wù)端不存時，仍然能繼續(xù)進(jìn)行后繼工作的。

（2） 同步通信方式

Socket通信用TCP協(xié)議進(jìn)行編程時程序執(zhí)行到發(fā)送、接收和監(jiān)聽語句時，在未完成工作前不再繼續(xù)往下執(zhí)行，即處于阻塞狀態(tài)，直到該語句完成某個工作后才繼續(xù)執(zhí)行下一條語句。并且服務(wù)端不存、從而在拋出異常之前，是無法繼續(xù)進(jìn)行后繼工作的。

1.3 主要設(shè)計思路

1.3.1 采用同步通信方式

同步通信方式如圖1所示。

圖1 同步通信方式

1.3.2 采用異步通信方式

異步通信方式如圖2所示。

圖2 異步通信方式

1.3.3 采用異步連接，同步通信的方式

電源管理系統(tǒng)界面，根據(jù)每個電源的IP地址，端口，通過網(wǎng)口進(jìn)行異步通信的連接，然后在界面上輸入需要的電源電壓電流數(shù)據(jù)，通過同步通信方式進(jìn)行收/發(fā)數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成對電源的控制。管理界面還能保存電源的電壓電流變化的數(shù)據(jù)，方便以后查驗。

圖3 異步連接，同步通信方式

（1） Socket異步連接電源部分程序

IPAddress[] address = Dns.GetHostAddresses

（"192.168.0.204"）； //IP地址

IPEndPoint remoteep = new IPEndPoint（address[0]， 9221）； //端口建立連接與反饋連接狀態(tài)

AsyncCallback callback = new AsyncCallback（ConnectCallback1）；

IAsyncResult connResult = c1.BeginConnect（remoteep， callback， c1）；

connResult.AsyncWaitHandle.WaitOne（1000， true）；

if （！connResult.IsCompleted）

{

MessageBox.Show（"設(shè)備1無法建立連接！"）

}

else

{

MessageBox.Show（"設(shè)備1連接成功！"）；

}

（2） Socket同步通信數(shù)據(jù)收/發(fā)程序

Socket c1= new Socket（AddressFamily.InterNetwork， SocketType.Stream， ProtocolType.Tcp）；

發(fā)送數(shù)據(jù)程序：

bs1 = Encoding.UTF8.GetBytes（"V3 " + txtOutV3.Text）；

c1.Send（bs1， bs1.Length， 0）； //給電源端發(fā)送信息

接收數(shù)據(jù)程序：

bytes = c1.Receive（recvBytes， recvBytes.Length， 0）；

//從電源端接受返回信息

message = Encoding.ASCII.GetString（recvBytes， 0， bytes）；

2 實際測試

2.1 采用同步通信方式

測試過程中出現(xiàn)，在一個電源單元數(shù)據(jù)通信完成后，才能和下一個電源單元進(jìn)行通信的情況。這樣的管理系統(tǒng)只能每次處理一個電源單體，不能實現(xiàn)對多電源管理的問題。

2.2 采用異步通信方式

在實驗測試過程中，能夠同時和多個電源單元進(jìn)行通信，但是在通信過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯亂和數(shù)據(jù)發(fā)送延遲的問題。

2.3 采用異步連接，同步通信的方式

實驗測試，對電源單元和多電源單元進(jìn)行多批次長時間的測試，系統(tǒng)是高效、準(zhǔn)確的，數(shù)據(jù)保存也是實時準(zhǔn)確的，如圖4所示。

圖4 電源單元的多批次長時間的測試

3 結(jié) 語

多電源單體管理系統(tǒng)能對多臺電源進(jìn)行高效準(zhǔn)確地管理，優(yōu)點(diǎn)有：

（1） 在復(fù)雜的實驗條件下，能實時高效準(zhǔn)確地管理多個電源單元，能極大地簡化實驗過程，讓實驗更加高效精確。

（2） 能在遠(yuǎn)距離條件下，方便實驗人員操作復(fù)雜的電路實驗。

（3） 能實時精確地保存數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)的記錄和計算。

參考文獻(xiàn)

[1] 周晟，金甌，賀建飚，等.基于Socket的異構(gòu)形平臺的網(wǎng)絡(luò)通信研究[J].計算機(jī)與數(shù)字工程，2006（5）：4?8.

[2] STEVENS W R.TCP?IP詳解卷一：協(xié)議[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3] 張文，趙子銘.P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理與C++開發(fā)案例[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[4] 馬駿.C#程序設(shè)計及應(yīng)用教程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[5] JONES A，OHLUND J.Windows網(wǎng)絡(luò)編程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[6] 任柯.ZigBee多媒體教室電源管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].西南民族大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012（4）：669?673.

[7] 趙勇，黃東，張?zhí)扉_，等.基于μIP和Socket的遠(yuǎn)程機(jī)房電源控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2015（4）：40?43.