pwm变频调速及软开关电力变换技术
一种新的全桥软开关变换器PWM实现方法
第31卷 第9期2010年9月仪器仪表学报Ch i nese Journa l o f Sc ientific Instru m entV ol 31N o 9Sep .2010收稿日期:2010-04 R ece i ved D ate :2010-04一种新的全桥软开关变换器PWM 实现方法佘致廷,陈文科,刘 娟,彭永进(湖南大学电气与信息工程学院 长沙 410082)摘 要:本文在研究ZV ZCS -FB 变换器工作原理的基础上,分析了数字软开关P WM 的控制要求,提出了一种基于D SP +EPLD 的ZV ZCS -FB 变换器PWM 数字触发的新方法。
该方法克服了传统软开关P WM 专用芯片存在的控制精度低、可靠性不高等不足。
仿真与实验结果表明基于DSP +EPLD 构成的软开关PWM 数字触发具有编程灵活、抗干扰能力强、可适用于不同拓扑结构变换器等显著优点。
所研究的数字PWM 新方法为全面实现ZV ZCS -FB 变换器数字化控制打下良好的基础。
关键词:全桥移相变换器;脉宽调制;软开关;数字控制技术中图分类号:TN98 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:510.50N ovel realizati on m ethod of ful-l bri dge soft -s w itchi ng converter P WMShe Zhiti n g ,Chen W enke ,Liu Juan ,Peng Yong jin(Co llege of E lectrical and Informa tion Eng ineering,H unan University,Changsha 410082,China )Abst ract :In this paper ,the contro l requ ire m ents of dig ita l so f-t s w itch i n g P WM are ana l y zed based on the st u dy ofZVZCS -FB converter ,and a ne w m et h od of Z VZCS-FB converter P WM d i g ital trigger is proposed .The hard w are co re of this m ethod isDSP and EPLD .Th ism ethod overco m es the shortco m i n gs o f sof-t s w itching P WM ASI C ,such as lo w contro l precision and poor reliab ility .Si m ulati o n and experi m ent results sho w th is sof-t s w itching P WM tri g ger syste m has m any exce llent characteristics .For exa m ple ,it can be applied i n vari o us converters w ith different topo l o g ies ,and it a lso has t h e advantages o f ant-i j a mm i n g and flex i b le progra mm ing .This ne w dig ita l P WM m ethod lays a good foundation for f u ll d i g ital ZVZCS -FB converter .K ey w ords :phase -shift ful-l bridge converter ;pu lse w idth m odulation;sof-t s w itching ;digita l contr o l techno l o gy1 引 言全桥移相Z VZCS -FB 变换器与传统的硬开关变换器相比,具有开关损耗小、可靠性高等显著优点,一直是人们的研究热点[1-5],并在弧焊、电镀电源等低压大电流高频能量转换中得到广泛应用[6-7]。
变频调速选用课件第三章-PWM控制技术
通过改变PWM信号的占空比，可以调节交流电机输入电压的有 效值，从而实现电机的调速。
交流电机方向控制
通过改变PWM信号的相位，可以改变电机输入电压的相位，从 而控制电机的旋转方向。
交流电机启动与制动
通过PWM信号的频率和占空比的调节，可以实现电机的平滑启 动、制动和停止。
PWM控制在步进电机控PWM控制原理 • PWM控制器设计 • PWM控制技术在电机控制中的应用 • PWM控制技术的实验与实现
01
PWM控制技术概述
PWM控制技术的定义
PWM（脉宽调制）控制技术是 一种通过调节脉冲宽度来控制输 出电压或电流的数字信号处理技
术。
在PWM控制中，脉冲的宽度被 调制，以产生可变的占空比，进
测试PWM信号
通过示波器等工具，测试PWM信号 的波形是否符合预期。
实现电机控制
将PWM信号接入电机驱动器，通过 调整PWM占空比实现电机的调速控 制。
传感器数据采集
如果实验中涉及到传感器数据采集， 需要编写相应的数据采集程序。
PWM控制技术的实验结果分析
分析PWM波形
通过示波器等工具，分析PWM信号的波形是否稳定、占空比是否 准确。
而控制平均输出电压或电流。
PWM控制技术广泛应用于电机 控制、电源管理、音频处理、通
信等领域。
PWM控制技术的发展历程
1960年代
随着数字信号处理技术的发展 ，PWM控制技术开始出现。
1970年代
随着微电子技术的进步，PWM 控制芯片开始出现，广泛应用 于电机控制领域。
1980年代
随着计算机技术的普及，PWM 控制算法开始被广泛应用于电 源管理、音频处理等领域。
步进电机步进控制
PWMDCDC全桥变换器的软开关技术
ZVS PWM DC/DC全桥变换器
ZVS PWM DC/DC全桥变换器
ZVS PWM DC/DC全桥变换器
ZVS PWM DC/DC全桥变换器
移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器的 工作原理
移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器的 工作原理
移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器的 工作原理
u t t
u i 0 P 0
u
i t t
u i 0 P 0
i
a）软开关的开通过程
b）软开关的关断过程
图6－2 软开关的开关过程
DC/DC全桥变换器
DC/DC全桥变换器由全桥逆变器和输出整流滤波 电路构成:
DC/DC全桥变换器--全桥逆变器及其控制
Q1~Q4，D1~D4 Tr K=N1/N2
控制方式: 双极性 有限双极性 移相控制方式
关断时间错开切换放式—滞后桥臂的软开关实现
PWM DC/DC全桥变换器软开关的实现原则
PWM DC/DC全桥变换器的两类软开关方式
小结
ZVS PWM DC/DC全桥变换器
• 前面讨论了滞后桥臂的零电压关断,即电容的存在可以实现零电 压关断,现在关心的是开关管开通的情况. • 下面先讨断切换方式
Q1,Q4关断,原边电流给C 1和C4充电,同时C2和C3 放电,限制Q1,Q4的电压 上升率,实现软关断。 当C1和C4电压上升到Vin 时,C2和C3电压下降到零 .此时D2,D3导通,为Q2， Q3提供零电压开通的条 件。 但是此时如果开通Q2和Q 3，在AB两点 出现的就 是占空比为1的交流方波 电压
PWM DC/DC全桥变换器的控制策略族
PWM DC/DC全桥变换器的控制策略族
PWM软开关技术简介
1．引言将谐振变换器与PWM技术结合起来构成软开关PWM的控制方法，集谐振变换器与PWM控制的优点于一体，既能实现功率开关管的软开关，又能实现恒频控制，是当今电力子技术领域发展方向之一。
在直/直变换器中，则以全桥移相移控制软开关PWM变换器的研究十分活跃，它是直流电源实现高频化的理想拓扑之一，尤其是在中、大功率的应用场合。
目前全桥移相控制软开关PWM变换器的研究热点已由单纯地实现零电压软开关（ZVS）转向同时实现零压零流软开关（ZVZCS）。
全桥移相控制ZVS方案至少有四点缺陷：全桥电路内有自循环能量，影响变换效率。
副边存在占空度丢失，最大占空度利用不充分。
在副边整流管换流时，存在谐振电感与整流管的寄生电容的强烈振荡，导致整流管的电压应力较高，吸收电路的损耗较大，且有较大的开关噪音。
滞后臂实现零电压软开关的范围受负载和电源电压的影响。
另外，在功率器件发展领域，IGBT以其优越的性价比，在中大功率的应用场合已普遍实用化，适合将IGBT的开关方式软化的技术则是零电流开关（ZCS）。
因而，针对全桥移相控制ZVS方案存在的问题，各种全桥相移ZVZCS软开关的方案应运而生。
2．全桥ZVZCS软开关技术方案比较目前，正在研究或已产品化的全桥ZVZCS软开关技术主要有以下3种：变压器原边串联饱和电感和适当容量的隔直阻断电容。
变压器原边串联适当容量的隔直阻断电容，同时滞后臂的开关管串联二极管。
利用IGBT的反向雪崩击穿电压使原边电流复位的方法实现ZCS软开关。
除方案3为有限双极性控制方式以外，其它几种方案的控制方式全为相移PWM方式。
上述几种方案都能解决全桥相移ZVS的固有缺陷，如大幅度地降低电路内部的自循环能量，提高变换效率；减少副边的占空度丢失，提高最大占空度的利用率；软开关实现范围基本不受电源电压和负载变化的影响，实现全负载范围内的高变换效率。
为提高电路的开关频率准备了条件，使整机的轻量化，小型化成为可能，可进一步提高整机的功率变换密度，符合电力电子行业的发展方向。
电力电子应用技术最新版精品课件-第六章PWM调制技术和软开关技术
图6-3 SPWM波形
6.2.1 SPWM逆变电路的控制方法
■ 逆变电路产生SPWM波的主要方法有三种：计算法、调制法和跟踪法 ■ 调制法
工作原理
➢ 把希望输出的波形作调制信号(调制波)，通过对此信号波的调制得到所期望的 PWM波；
➢ 为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数；
➢ fr很低时，fc也很低，由调制带来的谐波不易滤除； ➢ fr很高时，fc会过高，使开关器件难以承受。
6.2.1 SPWM逆变电路的控制方法
■ 异步调制和同步调制
分段同步调制——异步调制和同步调制的综合应用
➢ 把整个fr范围划分成若干个频段，每个频段内保 持N恒定，不同频段的N不同；
uUV uUN' uVN'
uVW uVN' uWN'
uWU uWN' uUN'
(6-5)
➢ 负载相电压
uUN uUN' uNN'
uVN uVN' uNN'
uWN Байду номын сангаасWN' uNN '
➢ 将上面各式相加，可得
uNN'
1 3 (uUN'
uVN'
uWN'
)
1 3 (uUN
6.2.2 SPWM逆变电路 ■ 单极性PWM控制方式工作原理(单相逆变)
➢ 在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。 ➢ 在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态。 • 当ur>uc时使V4导通，V3关断， uo=Ud。 • 当ur<uc时使V4关断，V3导通，uo=0。 ➢ 在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。 • 当ur<uc时使V3导通，V4关断，uo=-Ud。 • 当ur>uc时使V3关断，V4导通，uo=0。
煤矿机电设备变频控制技术
新型PWM软开关DC_DC变换器
马艳玲 石艳丽 董建彬
(石家庄经济学院 ,石家庄 050031)
摘 要 提出了一种新的零电压转换 ( ZVT)软开关 PWM 转换器 ,给出了 boost转换器的电路 ,详细分析了它的工作原理 ,并 给出了主要变量的波形 。 关键词 软开关变换器 升压变换器 零电压转换 ( ZVT) 中图法分类号 TN710; 文献标识码 A
第 8卷 第 16期 2008年 8月
167121819 (2008) 1624667203
科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
Vol18 No116 Aug12008
Ζ 2008 Sci1 Tech1Engng1
一种新的 PWM 软开关 DC2DC变换器
46 79
Sta tic Ana lysis of Large Angular D eforma tion Torsiona l M icrom irror
WANG Zhen2lin, CHEN Xue2kang, CAO Sheng2zhu
(Lanzhou Physics Institute, National Key Laboratory of Surface Engineering Technology, Lanzhou 730000, P1R1China)
M2。D2减小到零后在 D2中有一个反向恢复电流 。
D2是软恢复 ,相关的损耗减小 。
118 t6 ～t7 t6 时刻 , M2 关 断 , 因 为 Cs 的 存在 , Cs 开始 放
电 ,M2的漏源电压 VM2缓慢增加 , M2 关断近似为零 电压关断 ( ZVS) ,直到 t7 时刻 , VM2达到 Vo ,整流二 极管 D1开始导通 ,M2的关断过程结束 , t7 时刻后 , 工作模型和 t < t0 时相同 。
基于软开关技术的PWM变频调速系统
使用一条结实型桥臂，可使稳定的直流电源变为可调节的直流电源， 输出电压随着占空比的变化从零电压变化到电源电压，并且允许功率反向流 动，这种电源可用于两象限的直流传动控制。使用两条结实型桥臂，可构成 一单相交流电源，这种逆变器理论上对负载功率因数没有任何限制，因此可 用于不间断电源或单相交流传动控制系统。 我们在主电路中使用三条结实型桥臂构成三相交流逆变器，这种逆变 器可对具有任意功率因数的三相不平衡负载供电，可用于三相交流传动控制 系统。
的开关损耗理论上为零。 软开关技术的应用，在理论上使开关管的开关损耗为零，从而可以使 开关频率进一步提高，使电力电子变换器具有更高的效率，更高的功率密度， 体积、ห้องสมุดไป่ตู้量大大减小，具有更高的可靠性；并可有效地减小电能变换装置引 起的电磁污染(EMI)和环境污染(噪声等)。 3 ADRPI 变换桥臂的拓扑结构及工作原理 辅助二极管变换极逆变器（ADRPI）拓扑结构见图 1。若定义电路中 Q1 导通、Q2 截止为“1”状态，而 Q2 导通、Q1 截止为“0”状态，则这种变换 桥臂的基本工作原理是： 图 1 ADRPI 一条变换臂的拓扑结构图 （1）设电路的初始状态为“1”状态，即 Q1 导通、Q2 截止，极电压 VC2 由于箝位二极管 Dc 的作用被箝位在电源电压 Vin，电感电流 iL 为稳定 正值，电感电压 VL 等于零，这时的电感 L 作为能量储存元件而存在。这个 状态的持续时间由系统的 PWM 调制策略所决定。 （2）当电路需从“1”状态变为“0”状态时，在缓冲电容 CC1 的作用下 关断 Q1，电感电流 iL 通过二极管 D2 续流，电感 L 与电容 C2 谐振。当 iL 由正值变为负值时，Q2 在零电压条件下自然导通。当 VC2 谐振到零时，二 极管 Dfw 导通，VC2 被箍位在零值，iL 保持为稳定负值，VL 为零，电路保 持在 “0”状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
pwm变频调速及软开关电力变换技术[pwm变频调速及软开关电力变换技术]
1. 引言
在现代工业和电力系统中，pwm变频调速及软开关电力变换技术已经成为一种常见的技术应用。
它们在提高能源利用率、降低能源消耗和减少对环境的影响等方面具有重要作用。
本文将深入探讨pwm变频调速及软开关电力变换技术的原理、应用及未来发展趋势。
2. pwm变频调速技术的原理和应用
2.1 什么是pwm变频调速技术
pwm（Pulse Width Modulation）变频调速技术是一种通过控制电机输入的脉冲宽度来实现对电机转速的调节的技术。
它通过改变电机输入的频率和电压，使电机能够以不同的速度运行，从而满足不同工况下的需求。
2.2 pwm变频调速技术的应用
pwm变频调速技术广泛应用于工业生产中的电机驱动系统、风力发电系统、水泵系统、压缩机系统等领域。
通过pwm变频调速技术，能够实现电机的精确控制和高效运行，从而提高设备的稳定性和工作效率。
3. 软开关电力变换技术的原理和应用
3.1 什么是软开关电力变换技术
软开关电力变换技术是一种通过对电力开关管进行控制，减少开关过程中电流和电压的突变，以减小开关损耗的技术。
它通过改善开关过程中的电压和电流波形，降低开关损耗和提高电力变换效率。
3.2 软开关电力变换技术的应用
软开关电力变换技术在直流变换器、逆变器、变频器以及电力系统中的高压开关设备中得到广泛应用。
通过软开关电力变换技术，能够减少电力设备的能量损耗，提高系统的可靠性和稳定性。
4. pwm变频调速及软开关电力变换技术的未来发展趋势
4.1 高性能功率模块的发展
未来，随着高性能功率模块的不断发展，将能够提高pwm变频调速及软开关电力变换技术的性能和效率，满足更多复杂工况下的电力需求。
4.2 电力电子器件的集成化和智能化
随着电力电子器件的集成化和智能化，pwm变频调速及软开关电力变换技术将更加灵活和智能化，能够更好地适应不同工况下的需求。
5. 总结和回顾
pwm变频调速及软开关电力变换技术作为当前电力系统中重要的技术应用，具有重要的意义。
它们通过提高电力设备的效率、降低能量损耗以及改善系统的稳定性，为工业生产和电力系统的发展做出了重要贡献。
未来随着技术的不断进步和发展，pwm变频调速及软开关电力变换技术将发挥更加重要的作用。
6. 个人观点和理解
作为文章写手，深入研究和撰写关于pwm变频调速及软开关电力变换技术的文章让我对这些技术有了更深入的理解。
我相信未来随着技术的不断发展，pwm变频调速及软开关电力变换技术将会朝着更加高效、智能和可靠的方向不断发展，为能源节约和环境保护做出更大的贡献。
通过对pwm变频调速及软开关电力变换技术的深入探讨，相信您对这些技术有了更全面、深刻的理解。
希望本文能够为您提供有价值的参考，并对未来的发展趋势有所启示。
7. PWM变频调速技术的应用案例
在工业生产中，PWM变频调速技术广泛应用于电机驱动系统。
在制造业中，各种生产设备中的电机常常需要根据生产需求精确控制转速。
通过PWM变频调速技术，可以实现对电机速度的精确控制，从而提高设备的生产效率和稳定性。
另外，在风力发电系统中，PWM变频调速技术也扮演着重要角色。
风力发电机组在不同的风速下需要以不同的转速运行，通过PWM变频调速技术，可以实现对发电机的转速精
确控制，从而提高风力发电系统的发电效率。
8. 软开关电力变换技术在电力系统中的应用案例
在电力系统中，软开关电力变换技术被广泛应用于变频器、逆变器以及直流变换器等设备中。
通过软开关电力变换技术，可以减小开关过程中电压和电流的变化，降低系统的能量损耗，提高电力设备的效率和可靠性。
特别是在高压开关设备中，软开关电力变换技术的应用可以有效地减少开关损耗，延长设备的使用寿命，提高电力系统的稳定性。
9. PWM变频调速及软开关电力变换技术的未来发展趋势
随着电力需求的不断增长和能源环境的日益严峻，PWM变频调速及软开关电力变换技术面临着新的挑战和机遇。
未来，高性能功率模块的发展将为这些技术的提升带来新的机遇。
高性能功率模块的应用将能够提高系统的功率密度和效率，满足更多复杂工况下的电力需求。
电力电子器件的集成化和智能化将为这些技术的发展带来新的动力。
集成化和智能化的电力电子器件将使得PWM变频调速及软开关电力变换技术更加灵活和智能化，能够更好地应对不同工况下的需求，提高电力设备的效率和稳定性。
10. 结语
PWM变频调速及软开关电力变换技术作为现代电力系统中重要的技术应用，具有重要的意义。
通过深入研究和探讨这些技术的原理、应用
和未来发展趋势，我们能够更好地理解它们对提高能源利用率、降低能源消耗和减少对环境的影响所起到的重要作用。
相信随着技术的不断进步和发展，PWM变频调速及软开关电力变换技术将会朝着更加高效、智能和可靠的方向不断发展，为能源节约和环境保护做出更大的贡献。
希望本文能够为您提供有价值的参考，并对未来的发展趋势有所启示。