【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低频信号，具体地，涉及一种高效高动态单双极性spwm混合调制系统及方法。
技术介绍
1、水声功率放大器在水声通信及探测等水声设备中充当重要角色，其直接影响水声设备的通信和探测效果。效率和动态范围是表征功率放大器的两个重要指标，效率主要受功率放大器电路和调制影响，动态范围主要受调制方法影响，因此调制是影响功率放大器效率和动态范围的关键技术。目前功率放大器的调制方式主要分为模拟调制和数字调制，其中模拟调制主要采用sigma-delta调制方式，而数字调制主要使用正弦波脉宽调制(spwm)，可细分为单极性spwm和双极性spwm。模拟sigma-delta调制具有较高的动态范围，但由于在大功率时易受干扰影响，从而输出波形质量较差且调试难度大，而spwm由数字控制器程序实现，易于实现，因此目前被广泛应用于功率放大器及各类逆变电源中。目前，国内外学者针对spwm效率和动态范围问题开展了研究。
2、孙继健等在文献“基于单极性spwm控制的并网逆变器的研究[j].电力电子技术,2011,12(01):71-73.”中采用单极性spwm方法来实现逆变器控制，可实现将逆变器的等效开关频率将为双极性spwm开关频率的一半，从而提高逆变器效率。但由于受死区时间和驱动最小窄脉冲限制，单极性spwm仅能应用于调制比较大工况，从而无法输出较小电压，则其动态范围较低。
3、李佑宏在专利“一种极低频大功率发射系统，cn112821899a[p],2021.5.18”中公开了一种双极性spwm用于功率放大器电路以实现正弦波输
4、综上所述，采用何种调制方法可达到既保证在功率较大时功率放大器具有较高效率且保证具有较高动态范围的需求，现有文献中未见报道。
5、目前针对功率放大器的调制主要有s igma-delta调制和单双极性spwm，sigma-delta调制在音频小功率功率放大器上有着广泛应用，该调制具有信噪比高和动态范围大的特点，但由于sigma-delta属于模拟调制在功率较大时存在干扰问题且调试困难，故主要目前主要采用数字单双极性spwm。此外，目前主要针对高效率问题，在逆变器电源领域单极性spwm被提出使用，在功率放大器领域多采用双极性spwm来保证高动态范围且该调制方式实现简单。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种高效高动态单双极性spwm混合调制系统及方法。
2、根据本专利技术提供的一种高效高动态单双极性spwm混合调制系统，包括：
3、直流电源udc，场效应管s1、场效应管s2、场效应管s3、场效应管s4，滤波电感l，滤波电容c，负载z；
4、直流电源udc的正极性一端与场效应管s1的漏极连接；直流电源udc的负极性一端与场效应管s2的源极连接；场效应管s1的源极与场效应管s2的漏极连接，连接端作为全桥功率放大器的一个输出端；
5、直流电源udc的正极性一端与场效应管s3的漏极连接；直流电源udc的负极性一端与场效应管s4的源极连接；场效应管s3的源极与场效应管s4的漏极连接，连接端作为全桥功率放大器的另一个输出端；
6、全桥功率放大器的输出一端与滤波电感l的一端连接，电感l的另一端与滤波电容c一端连接且与负载z的一端连接；全桥功率放大器的输出另一端与滤波电容c另一端连接且与负载z的一端连接。
7、优选地，所述直流电源udc隔离电源模块转换获得；
8、所述负载z是实际电阻负载，或者经过其他电能变换环节后供给负载、等效负载。
9、优选地，在所述全桥功率放大器中：
10、全桥功率放大器的单双极性混合调制由单极性spwm实现模块、双极性spwm实现模块和pwm选择模块组成。
11、优选地，单极性spwm实现模块：载波信号uc连接至第一比较器的负端，调制波信号um连接至第一比较器的正端，经过第一比较器输出pwm信号p11，信号p11经过第一反相器输出pwm信号p12；数值0连接至第二比较器的负端，调制波信号um连接至第二比较器的正端，经过第二比较器输出pwm信号p14，信号p14经过第二反相器输出pwm信号p13；pwm信号p11、p12、p13、p14经过第一死区生成器分别输出带死区的pwm信号g11、g12、g13、g14。
12、优选地，双极性spwm实现模块：载波信号uc连接至第三比较器的负端，调制波信号um连接至第三比较器的正端，经过第三比较器输出pwm信号p21，信号p11经过第三反相器输出pwm信号p22；pwm信号p21经过第二死区生成器输出相同的带死区的pwm信号g21和g24，pwm信号p22经过第二死区生成器输出相同的带死区的pwm信号g22和g23。
13、优选地，所述单极性和双极性spwm载波信号uc采用锯齿波或三角波，由控制器fpga实现；
14、所述第一死区生成器、第二死区生成器功能为对输入的pwm信号上升沿进行延迟固定时间处理，在该固定时间段内使得pwm信号置零，该功能由控制器fpga实现；
15、所述第一比较器、第二比较器、第三比较器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一选择器、第二选择器、第三选择器、第四选择器均由控制器fpga实现。
16、优选地，pwm选择模块：pwm信号g11和g21及调制比m＝um/uc经过第一选择器输出pwm信号g1，pwm信号g12和g22及调制比m＝um/uc经过第二选择器输出pwm信号g2，pwm信号g13和g23及调制比m＝um/uc经过第三选择器输出pwm信号g3，pwm信号g14和g24及调制比m＝um/uc经过第四选择器输出pwm信号g4。
17、根据本专利技术提供的一种高效高动态单双极性spwm混合调制方法，采用所述的高效高动态单双极性spwm混合调制系统，执行包括：
18、步骤s1：构建单极性spwm和双极性spwm实现模块；
19、步骤s2：根据负载所需电压或功率级别对全桥功率放大器驱动信号调制比，根据调制比确定选择调制方式。
20、优选地，在所述步骤s1中：
21、构建单极性spwm和双极性spwm实现模块，单极性spwm输出两对互补带死区pwm信号g11和g12、g13和g14，双极性spwm输出两对互补带死区pwm信号g21和g22、g23和g24；
22、
23、其中dt()为死区时间生成功能，um为调制波信号，ucu为单极性调制的调制波，ucb为双极性调制的调制波。
24、优选地，在所述步骤s2中：
25、根据负载所需电压或功率级别对全桥功率放大器驱动信号调制比m＝1.414u本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高效高动态单双极性SPWM混合调制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制系统，其特征在于，在所述全桥功率放大器中：
4.根据权利要求3所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制系统，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制系统，其特征在于：
6.根据权利要求4或5所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制系统，其特征在于：
7.根据权利要求3所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制系统，其特征在于：
8.一种高效高动态单双极性SPWM混合调制方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制系统，执行包括：
9.根据权利要求8所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制方法，其特征在于，在所述步骤S1中：
10.根据权利要求8所述的高效高动态单双极性SPWM混合调制方法，其特征在于，在所述
...【技术特征摘要】
1.一种高效高动态单双极性spwm混合调制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高效高动态单双极性spwm混合调制系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的高效高动态单双极性spwm混合调制系统，其特征在于，在所述全桥功率放大器中：
4.根据权利要求3所述的高效高动态单双极性spwm混合调制系统，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的高效高动态单双极性spwm混合调制系统，其特征在于：
6.根据权利要求4或5所述的高效高动态单...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛学锐，王昭君，张昌，
申请(专利权)人：上海船舶电子设备研究所中国船舶集团有限公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。