pwm滤波单极性双极性-电感纹波
PWM5种反馈
PWM5种反馈推挽式、M1上也有电---与电压型PWM⽐较，电流型PWM控制在保留了输出电压反馈控制外，⼜增加了⼀个电感电流反馈环节，并以此电流反馈作为坡函数。
---------⽐较，当经过或⾮门输出低电平关断功率开关管这段时间由时钟振荡器信号的死区时间。
或⾮门两输⼊均为低电平，经或⾮门输出为⾼电平，Ue锁滤启动电压。
整流滤波，就作是斜坡补偿电阻。
开关频、向负载管截⽌后，初级线通信开关电源的五种PWM反馈控制模式研究华伟(北⽅交通⼤学 100044 北京)摘要根据实际设计⼯作经验及有关参考⽂献，⽐较详细地依据基本⼯作原理图说明了电压模式、峰值电流模式、平均电流模式、滞环电流模式、相加模式等PWM反馈控制模式的基本⼯作原理、发展过程、关键波形、性能特点及应⽤要点。
关键词脉冲宽度调制反馈控制模式开关电源1 引⾔PWM开关稳压或稳流电源基本⼯作原理就是在输⼊电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进⾏闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM的开关频率⼀般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输⼊电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的⽬的，同时可以实现⼀些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
现在主要有五种PWM反馈控制模式。
下⾯以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM 反馈控制模式的发展过程、基本⼯作原理、详细电路原理⽰意图、波形、特点及应⽤要点，以利于选择应⽤及仿真建模研究。
2 开关电源PWM的五种反馈控制模式⼀般来讲，正激型开关电源主电路可⽤图1所⽰的降压斩波器简化表⽰,Ug 表⽰控制电路的PWM输出驱动信号。
根据选⽤不同的PWM反馈控制模式，电路中的输⼊电压Uin、输出电压Uout、开关器件电流(由b点引出)、电感电流(由c 点引出或d点引出)均可作为取样控制信号。
双极性模式PWM逆变电路
电力电子系统计算机仿真题目：双极性模式PWM逆变电路班级：姓名：学号：指导老师：日期：摘要PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。
即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。
PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，现在大量应用的逆变电路中绝大部分都是PWM型逆变电路。
本设计为双极性PWM方式下的单相全桥逆变电路，主要包括双极性SPWM控制信号的发生电路和带反并联二极管的IGBT作为开关器件的单相全桥电路。
设计的重点在于运用MATLAB中的SIMULINK建立电路模型，对电路进行仿真，并对仿真结果进行分析，得出系统参数对输出的影响规律。
关键字：双极性PWM控制逆变电路 SIMULINK仿真目录一、主电路工作原理 (3)1.1 PWM控制技术及SPWM波的生成 (3)1.1.1 PWM控制的基本原理 (3)1.1.2 SPWM法的基本原理 (4)1.1.3规则采样法 (4)1.2 单极性和双极性PWM控制逆变电路分析 (5)1.2.1 单极性PWM控制方式 (6)1.2.2 双极性PWM控制方式 (6)二、MATLAB仿真及结论分析 (7)2.1 建立仿真模型 (7)2.1.1 双极性SPWM控制信号的仿真模型 (7)2.1.2 双极性模式PWM逆变电路仿真模型 (10)2.2 双极性模式PWM逆变电路仿真结果及分析 (13)三、PSIM仿真及结论分析 (20)3.1 建立仿真模型 (20)3.2 仿真结果及分析 (21)四、总结与体会 (26)五、参考文献 (27)一、主电路工作原理1.1 PWM控制技术及SPWM波的生成1.1.1 PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。
即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。
PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。
SPWM调制法逆变器的调制方式
目录1 设计要求 (1)2 逆变器控制方式选择 (1)3 方案设计 (2)3.1系统总体框图 (2)3.2主电路的设计 (3)3.3 DSP的选取 (4)3.4驱动电路的设计 (5)3.5采样电路 (6)3.6保护电路 (6)4 元件参数计算 (7)4.1输出滤波电感L f、滤波电容C f的选取 (7)4.2变压器的设计84.3功率开关的选择 (8)5 仿真结果 (9)5.1驱动波形 (9)5.2功率开关器件两端的电压波形 (10)5.3逆变器输出波形 (10)6 结论 (11)参考文献 (12)1 设计要求主要内容：利用倍频单极性SPWM 调制法究逆变器的调制方式，分析系统的稳定性和外特性，给出系统的硬件结构框图，设计系统各个部分的硬件电路，完成数字控制SPWM 逆变器的原理试验和仿真。
基本要求：输入电压：40～60VDC ；输出额定容量：1kVA ；输出电压：220V ±3%；输出电压频率：50Hz 载波频率：25kHz ；THD ：≤3%。
2 逆变器控制方式选择传统逆变器的控制电路都是采用模拟电路和小规模数字集成电路实现的。
随着信息技术的发展，数字控制技术在逆变电源控制领域已得到越来越广泛的应用。
综合考虑系统性价比以及数字控制方式存在的问题，目前，部分数字化（CPU ）产生基准正弦，宽频带的电压调节器仍由模拟电路实现）不失为中小功率逆变器控制电路的优选方案。
本文分别对两种模拟/数字混合控制方案进行了比较研究，分析了它们的设计与实现，给出了相关实验结果。
本章研究的混合控制方式，也是基于数字控制器的。
利用DSP 取代纯模拟控制中的一些实现环节，如基准正弦发生器、输出过载保护、输出过压/欠压保护等，对于减小控制电路复杂程度、提高系统控制特性是有好处的。
同时，混合控制方式也考虑了数字控制可能产生的一些问题，尽可能保留模拟控制的优点，仍采用模拟电路实现电压调节器，与全数字控制系统相比，提高了系统带宽频率和动态响应速度。
PWM脉宽调制变频电路
PWM脉宽调制变频电路
在图4-2b、c两种电路结构中，因采用不可控整流 器，功率因数高。而在图4-2a电路中，由于采用可控 整流，输出电压有换相电压降产生，谐波的无功功率 使得输入端功率因数降低。在图4-2a、b两种电路结构 中，独立的调压调频环节使之容易分开调试，但系统 的动态反应慢。图4-2c所示的电路结构则具有动态响 应快，功率因数高的特点。
PWM脉宽调制变频电路
变频器的分类与交—直—交变频器 的结构框图。图4-1a所示的交—交变频器在结构上没有 明显的中间滤波环节，来自电网的交流电被直接变换为 电压、频率均可调的交流电，所以称为直接变频器。而 图4-1b所示的交—直—交变频器有明显的中间滤波环节， 其工作时首先把来自电网的交流电变换为直流电，经过 中间滤波环节之后，再通过逆变器变换为电压、频率均 可调的交流电，故又称为间接变频器。
图4-10 分段同步调制
PWM脉宽调制变频电路
4.1.2 SPWM波形的开关点算法
在SPWM系统中，通常是利用三角载波与正弦参 考波进行比较以确定逆变器功率器件的开关时刻， 从而控制逆变器输出可调正弦波形。这一功能可由 模拟电子电路、数字电子电路、专用的大规模集成 电路等装置来实现，也可由计算机编程实现。SPWM 系统开关点的算法，主要分为两类：一是采样法， 二是最佳法。
形成不可调的直流电压Ud。而逆变环节则以六只功率开关
器件和辅助元件构成，这些开关器件可以选用功率晶体管 GTR，功率场效应晶体管MOSFET，绝缘门极晶体管IGBT等。 控制逆变器中的功率开关器件按一定规律导通或断开，逆 变器的输出侧即可获得一系列恒幅调宽的输出交流电压， 该电压为可调频、可调压的交流电——VVVF。
PWM脉宽调制变频电路
4.1.1 PWM脉宽调制原理
单极性和双极性PWM调制的区别在哪里 详解PWM中的单极性和双极性
单极性和双极性PWM调制的区别在哪里详解PWM中的单极性和双极性本文主要是关于单极性和双极性PWM调制的相关介绍，并着重对单极性和双极性PWM调制的区别进行了详尽描述。
PWM控制的基本原理PWM（PulseWidthModulaTIon）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。
即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。
PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。
面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础，即在采样控制中，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同一环节上时，其效果基本相同。
其中，冲量指的是窄脉冲的面积；效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。
如图1.1.1（1）所示，三个窄脉冲形状不同，但是它们的面积都等于1，当它们分别加在如图1.1.1（2）（a）所示的R-L电路上时，并设其电流i（t）为电路的输出，则其输出响应波形基本相同且如图 1.1.1（2）（b）所示。
一、什么是单极性PWM和双极性PWM通俗的说：单极性PWM就是PWM波形在半个周期中只在单极性范围内变化。
双极性PWM就是PWM波形在半个周期中有正、有负。
单、双极性是根据对低电平的不同定义而言的，然后所谓单极性，指的是以0V为低电平，双极性，指的是以“与高电平大小相等，极性方向相反（即在横轴下面）”的电位为低电平。
我们知道，PWM波形的产生是通过载波和信号波两个波形共同作用而成的，基本元素只有两个，高电平和低电平，信号波比载波高，则为高电平，比载波低，则为低电平。
二、单极性PWM原理产生单极性PWM模式的基本原理如下所示。
首先由同极性的三角波载波信号ut。
与调制信号ur，比较（图（a）），产生单极性的PWM脉冲（图（b））；然后将单极性的PWM脉。
PWM原理详解
引言 PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值） 第3章：直流斩波电路采用 本章主要内容 PWM 控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM 型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位； 本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM 控制技术。
6.1 P W M 控制的基本原理 采样控制理论基础 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同； 冲量指窄脉冲的面积； 效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同； 将输出波形进行付氏分解，低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
典型惯性环节就是电感负载。
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 一个实例 图6-2a 的电路 电路输入：u (t )，窄脉冲，如图6-1a、b、c、d 所示 电路输出：i (t )，图6-2b 面积等效原理图6-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形(t (t 图61a)b)d)(f a)b)图e (t 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波 正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等； 用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等； 宽度按正弦规律变化。
SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可图6-3 用PWM波代替正弦半波 PWM电流波： 电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波形。
PWM波形可等效成各种波形： 直流斩波电路：等效直流波形； SPWM波：等效正弦波形； 还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。
目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术 逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合 PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路。
单极性倍频电压型PWM整流器的研究 电气工程及其自动化专业
中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目录1 绪论 (1)1.1 单相PWM整流器研究概况 (1)1.2 单相PWM整流器的分类及其拓扑结构 (1)1.3 本课题的研究任务 (4)2单相PWM整流器的原理及数学模型 (5)2.1 单极性PWM调制 (5)2.2 双极性PWM调制 (7)2.3 单相PWM整流器的数学模型 (8)3 单相PWM整流器的控制策略 (11)3.1 前馈型直接电流控制 (11)3.2 锁相环控制 (13)4 主电路设计 (14)4.1交流侧电感设计 (14)4.2直流侧电容设计 (16)5 仿真分析结果 (18)5.1 仿真参数 (18)5.2 仿真电路图 (18)5.3 PLECS仿真波形图 (19)结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)1 绪论1.1 单相PWM整流器研究概况在20世纪60年代出现了PWM技术，这种技术最先在直流变换电路中运用。
PWM 技术的开关频率是固定的，它可以调节直流侧输出量的大小，这是PWM技术通过控制开关管的导通和关闭来实现的。
后来，一位日本学者经过研究，发现了PWM技术和频率控制有很大的关联。
它们两者结合起来可以运用于交流电机控制的逆变电路中，这种新颖的技术可以将输出电压中的谐波含量降低，也使得电压控制和频率控制都可以在逆变电路中实现。
自此以后，PWM的技术发展就越来越快了，但其中出现的问题也有不少，功率开关器件的问题尤为突出。
到了20世纪70年代，PWM技术发展迅速，单相整流电路也在其中运用了起来，半控功率开关器件的发展也很迅速，在电路中也经常能用到。
到了20世纪80年代，单相整流器的研究越来越多，这使得功率开关器件得到了快速进步，这让很多技术也在不断进步。
功率半导体技术、传感器技术、电路拓扑结构的多样化、电路的控制策略以及连续和离散数学模型的提出，都极大的促进了单相PWM整流器的发展。
这也给新的技术提供了支持，如光伏太阳能并网发电、交流传动、柔性交流电传输等。
逆变器 控制方法
逆变器控制方法逆变器控制方法是指对逆变器进行有效控制以实现所需的功率转换功能。
逆变器通常由开关管、滤波电感和电容等元件组成，主要用于将直流电转换为交流电。
目前常见的逆变器控制方法有PWM调制控制和谐波控制两种。
1. PWM调制控制方法：PWM调制是一种通过改变开关器件的工作周期和占空比来控制逆变器输出电压形状的方法。
PWM调制主要包括两种方式：单极性和双极性。
单极性PWM控制方法采用单个电压极性来控制逆变器输出。
具体实现方式是通过比较器比较参考信号和三角波信号，产生一个以参考信号为准的PWM信号。
然后将这个PWM信号作为控制信号提供给逆变器的开关管，从而控制开关管的导通与关闭。
这种方法简单易行，但在控制输出电压的谐波含量和质量方面存在一些问题。
双极性PWM控制方法是一种改进的PWM控制方法，它在单极性PWM的基础上引入了双极性载波信号。
双极性PWM方法具有更好的谐波抑制能力和较低的总谐波失真。
具体来说，通过比较参考信号和带有双极性载波信号的三角波信号，产生两个PWM信号，分别作为开关管的控制信号。
这种方法可以减少逆变器输出电压的谐波含量，提高电压质量。
2. 谐波控制方法：谐波控制方法主要通过加入谐波电流进行逆变器的控制，以实现对输出电压的控制和优化。
该方法是通过控制逆变器输出的电流波形，使得输出电压谐波含量达到一定目标值。
谐波控制方法主要有三种类型：电流控制型、电压控制型和混合控制型。
电流控制型谐波控制方法是通过控制逆变器的输出电流波形来实现对输出电压的控制。
实现方式有多种，比如加入谐波电流的方法，调整通路导致的不对称谐波的方法等。
电压控制型谐波控制方法则是通过控制逆变器的输出电压波形来实现对输出电压的控制。
实现方式主要有无源滤波器和主动滤波器两种。
无源滤波器主要是通过选择合适的电抗器和电容器的组合来实现对谐波信号的滤波和补偿。
主动滤波器则是通过添加逆变器和滤波器之间的控制回路来实现对谐波电压的补偿。
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作业3：H 桥DC-DC 变换器主电路如图1所示，电源电压为s U ，控制电压设为r u ，三角波为t u ，三角波峰值为tm U ，三角波频率为s f ，输出电压为AB u ，其稳态开关周期平均值为AB U ，电源电流为s i ，其稳态开关周期平均值为s I ，电感电流为L i ，其稳态开关周期平均值为L I 。
设电路已达到稳态，求解下列问题（每题20分）： （1） 采用双极性PWM 控制方式，r u =0.5tm U 。
求取ABsU U 和sLI I 的表达式；画出AB u 和s i 的波形（忽略电感电流L i 中的纹波），通过傅里叶分析，求解AB u 和s i 的开关频率谐波幅值（请给出开关频率的1至6次谐波）。
解答：采用双极性的PWM 控制方式的时候，其波形如图所示：其中，r u =0.5tm U ，解得占空比75.0u 2u u t q tmrtm on =+==T . 其中，s 5.0)1-q 2()q 1(q s U U U U U S S AB ==--= 所以，ABsU U =0.5.在不考虑电感纹波的情况下，相当于电感电流为方波（无充放电的三角波过程），此时，Is 由于电感电流不能迅速充放电的原因而和Uab 电压波形保持一致，且由于输出输出侧功率守恒可知，L S S I U I U ab =,所以，.）（1-q 2sabs ==U U I I L =ur/utm=0.5 其中，Uab 的波形如下：（若下图在word 里面打不开，请参见visio 文件绘图1）其中Is的波形如下：（若下图在word里面打不开，请参见visio文件绘图2）仿真波形如下图：2）傅氏分解：t sinn b t cosn a 2a 1n 1n1n n 0ab ωω++=∑=U其中3n 2sin n s 4t td conn -1t td conn 1t td cosn u 2a 32s320s 20ab n ππωωπωωπωωπππππU U U =+==⎰⎰⎰）（32cosn -1n s 2t td sinn 1b 20ab n ππωωππU U ==⎰带入Uab 的表达式可以求得：）（6n t n sin 3n sinn 81n1n sab πωππ+=∑=U U ，其中，11f 2πω=一次谐波（基波）为：）（6tsin341sab1πωπ+=UU二次谐波：）（3t2sin321sab2πωπ+=UU三次谐波：）（t3sin38-1sab3ωπUU=四次谐波：）（32t4sin21sab4πωπ+=UU五次谐波：）（65t5sin581sab5πωπ+=UU六次谐波：）（t6sin34-1sab6ωπUU=Is的波形近似为Uab/R,其傅氏分解和Uab类似。
不做展开。
仿真频谱图如下：（2）采用单极性倍频PWM控制方式，重复上述问题（1）。
采用单极性控制，其中：tmtmr 2U U q U +=，d 0a q U U =，d 0b )q 1(U U -=，d 00a ab 1-q 2-U U U U B ）（==。
同理，tmr s ab s u u 1-q 2===）（U U I I L 波形图：仿真波形如下：3）傅氏分解：t sinn b t cosn a 2a 1n 1n1n n 0ab ωω++=∑=U其中3n 2sin n s 4t td conn -1t td conn 1t td cosn u 2a 32s320s 20ab n ππωωπωωπωωπππππU U U =+==⎰⎰⎰）（32cosn -1n s 2t td sinn 1b 20ab n ππωωππU U ==⎰带入Uab 的表达式可以求得：）（6n t n sin 3n sinn 81n1n sab πωππ+=∑=U U ，其中，11f 4πω= 一次谐波（基波）为：）（6t sin 341sab1πωπ+=U U二次谐波：）（3t 2sin 321sab2πωπ+=U U三次谐波：）（t 3sin 38-1sab3ωπU U =四次谐波：）（32t4sin21sab4πωπ+=UU五次谐波：）（65t5sin581sab5πωπ+=UU六次谐波：）（t6sin34-1sab6ωπUU=Is的波形近似为Uab/R,其傅氏分解和Uab类似。
不做展开。
仿真频谱图如下：（3）当控制电压或占空比变化时，电感电流的纹波峰-峰值会发生变化，采用双极性PWM控制方式，求电感电流的纹波峰-峰值与sU、L和sf的关系，并求电感电流的纹波峰-峰值最大值及其对应的ABsUU。
解答：由电感充放电能量守恒可知，电感在一个周期内充放电能量应该守恒。
而且，电感电流变化在Uab的正负周期内分别达到了Imin和Imax。
其中，由电感公式：LUL=dtdi其中，电感的变化为线性的三角波，所以，电感公式变为：qTiLLUL popL-===onminmaxti-idtdi，解得：sp -op f 12Tq i ==T L U L，其中 其中，s q -10U U U U S L ）（=-= 解得：ss p -op f 1q -1q 2i L U ）（= 若电感电流达到最大值，则q （1-q ）最大，解得q=0.5， 因为，s )1-q 2()q 1(q U U U U S S AB =--= 所以，ABsU U =0（4） 采用单极性倍频PWM 控制方式，重复上述问题（3）。
假如采用单极性倍频的方式，如双极性类似，但是f=2fs 此时，s s p -op f 1q -1q i L U ）（=当占空比为0.5时，ABsU U =0（5） 设变换器参数为：s U =300V ，s f =20kHz ，L=1mH ，C=100uF ，R=5欧姆。
当控制电压为r u =0.2tm U ，0.5tm U 和0.75tm U 时，R o图1 H 桥DC-DC 变换器原理图分别：（a ）采用双极性PWM 方式； 电路仿真图：仿真波形如下：1：当r u =0.2tm U ，解得q=0.6，代入ss p -op f 1q -1q 2i L U ）（，且s U =300V ，s f =20kHz ，L=1mH解得：iop-p=7.2，与仿真波形一致。
当Ur=0.5tm U ，此时，q=0.75，带入ss p -op f 1q -1q 2i L U ）（，且s U =300V ，s f =20kHz ，L=1mH解得：iop-p=5.6，与仿真波形一致。
当Ur=0.75tm U ,此时，q=0.875，，带入ss p -op f 1q -1q 2i L U ）（ ，且s U =300V ，s f =20kHz ，L=1mH解得：iop-p=3.28，与仿真波形一致（b）采用单极性倍频PWM控制方式。
进行仿真，验证前面分析的电感电流峰-峰值的正确性。
三角波的更改如图所示：1：当r u =0.2tm U ，解得q=0.2，代入ss p -op f 1q -1q i L U ）（ ，且s U =300V ，s f =20kHz ，L=1mH解得：iop-p=2.4，与仿真波形一致。
当Ur=0.5tm U ，此时，q=0.5，带入ssp -op f 1q -1q i L U ）（=，且s U =300V ，s f =20kHz ，L=1mH解得：iop-p=3.1，与仿真波形一致。
当Ur=0.75tm U ,此时，q=0.75，，带入ssp -op f 1q -1q i L U ）（=，且s U =300V ，s f =20kHz ，L=1mH解得：iop-p=2.8125，与仿真波形一致。