第三章_脉宽调制控制技术.ppt

第三章脉宽调制控制技术，3 . 1 . 1脉宽调制变频器的基本控制方式，“德尔塔”波调制法的电路原理如图3-1a所示。正弦波参考电压uR和三角波电压U分别输入到电压比较器A的两个输入端，在A的输出端获得脉宽调制电压脉冲。脉宽调制脉冲宽度的确定可以从图3-1b中看出。uR和u的交点之间的距离随参考电压uR的大小而变化，交点之间的距离决定了电压比较器输出电压脉冲的宽度，因此可以获得幅度相等但脉冲宽度不同的脉宽调制电压信号uP。图3-1“增量”调制原理。从三角波电压和参考电压的频率来看，脉宽调制控制方式可分为同步、异步和分段同步。3.1.2简单脉宽调制逆变器工作原理，3.1.3单极性正弦波脉宽调制调制原理，3.1.4双极性正弦波脉宽调制调制原理，3.2脉宽调制控制方式及实现，3.2.1同步调制和异步调制的脉宽调制逆变器1。同步调制在同步调制模式下，N=常数，三角载波的频率和正弦调制波的频率在频率转换期间同步变化，因此逆变器输出电压半波中矩形脉冲的数量是固定的。2.异步调制在异步调制中，在逆变器的整个频率转换范围内，载波比n不等于一个常数。分段同步调制的优点是在一定的频率范围内采用同步调制，保持输出波形对称。当频率降低得越多，载波比越来越大，采用异步调制的优点。这是分段同步调制方法。具体来说，逆变器的整个频率转换范围被分成几个频带。在每个频带中，载波比N保持不变，并且对于不同的频带采用不同的N值。当频率较低时，取较大值，一般按等级比例排列。3 . 2 . 2脉宽调制控制模式及其实现。实现SPWM有三种控制方式，一种是采用模拟电路，另一种是采用数字电路，第三种是采用模拟和数字电路相结合的控制方式。SPWM控制原理是用模拟电路元件实现的。首先，由模拟元件组成的三角波和正弦波发生器分别产生三角载波信号u和正弦波参考信号uR，然后送至电压比较器产生SPWM脉冲序列。带数字电路的SPWM逆变器可以采用软件控制方式。微机控制的SPWM控制方式有很多种，常用的有以下两种：1 .NatuRal sampling method :使用计算方法找到三角形载波u和参考正弦波ur之间的交点，以确定SPWM脉冲宽度。对称规则采样法使水平波和两个三角波分别通过两个三角峰中线与uR的交点m在a点和b点相交。SPWM脉宽由交点A和交点B决定，3.3具有谐波消除功能的SPWM控制模式的优化。所谓优化脉宽调制控制模式是指能够消除谐波成分的脉宽调制控制模式。1.两电平SPWM逆变器，假设两电平SPWM逆变器的输出电压波形具有基波的四分之一周期对称关系，显然，如果将SPWM脉冲电压序列展开成傅里叶级数，它只包含奇次谐波分量。负载电压u1可以表示谐波电压的总和，即图3-9所示的两级SPWM逆变器的输出电压波形。理论上，为了消除五次谐波分量，只需在等式(3-3)中使Uv=0，从而求解相应的K值。然而，从方程(3-3)可以看出，有n个未知数K，n个方程需要同时求解。因此，n次谐波的电压可以同时设置为0，并且可以通过优化值 k来消除n次谐波分量。(1)通过消除5次和7次谐波获得的值是1=16.247，2=22.068，(2)消除5次、7次、11次和13次谐波相对难以求解上述四个超越联立方程。一般来说，数字仪表当if和ir之间的差达到滞后下限时，即，如果-IR -，则VT1导通，VT2关断，负载电压为E，并且负载电流if上升。这样，通过VT1和VT2的交替开关，使中频-IR u，从而实现中频对红外的自动跟踪。如果ir是正弦电流，那么If也近似是正弦电流。图3-14电压SPWM波形的产生，3.4.2电流跟踪PWM控制技术，开关频率恒定，改变滞环宽度使fT恒定，可采用不同的控制方法。(1)调整滞后宽度，以保持fT不随方向/dt的变化而变化。图3-15用dir/dt改变滞环宽度以保持fT不变的原理电路图，(2)在电流闭环中增加频率闭环以保持fT不变。图3-16示出了利用频率闭环使fT恒定的原理电路图，3.5PWM脉冲的产生方法，3.5.1模拟电路控制方法同步控制三角形载波产生电路的原理，如图3-17所示，三角形载波的产生