电流滞环比较PWM控制方法探析
电流滞环跟踪spwm要点
课程设计(论文)任务书电气与电子工程学院电力牵引与传动专业班一、课程设计(论文)题目:电流滞环跟综PWM(CHBPWM)控制技术的仿真二、课程设计(论文)工作自 2013年6月16日起至2013年6月21日止。
三、课程设计(论文) 地点: 电气学院机房四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）熟练掌握MATLAB语言的基本知识和技能；（2）熟悉matlab下的simulink和simpowersystems工具箱；（3）熟悉构建三相电流跟踪滞环控制系统的仿真模型；（4）培养分析、解决问题的能力；提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）要求对主电路和脉冲电路进行封装；（2）仿真参数为：E=100-300V; f=50HZ; 带宽2h; 步长h=0.0001s，其他参数自定；（3）给出调制波原理图、相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形以及频谱图，要求采用subplot作图；（4）选取不同参数进行仿真，比较仿真结果有何变化，给出自己的结论。
2）创新要求：封装使仿真模型更加美观、合理3）课程设计论文编写要求（1）要按照课程设计模板的规格书写课程设计论文（2）论文包括目录、正文、心得体会、参考文献等（3）课程设计论文用B5纸统一打印，装订按学校的统一要求完成4）答辩与评分标准：（1）完成原理分析：20分；（2）完成设计过程：40分；（3）完成调试：20分；（4）回答问题：20分；5）参考文献：（1）刘卫国.MATLAB程序设计与应用（第二版）. 北京：高等教育出版社，2008.（2）刘志刚.电力电子学.北京：清华大学出版社、北京交通大学出版社，2004.（3）李传琦. 电力电子技术计算机仿真实验.电子工业出版社，2006.6）课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料2图书馆编程设计与调试1实验室撰写论文2图书馆、实验室学生签名：年月日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）设计分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）完成调试（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）翻译能力（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）回答问题（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（6）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）(7) 总评分数\优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；评阅人：职称：年月日摘要滞环比较跟踪控制是一种非线性砰-砰控制方法，在各类闭环跟踪控制系统中广泛应用。
第6章PWM控制技术
第6章PWM控制技术第6章 PWM控制技术教学内容：1. 理解PWM控制的基本原理；2. 掌握产生PWM波形的常用方法；3. 掌握PWM逆变电路及其控制方法；4. 掌握PWM跟踪控制技术；教学重点：1. 掌握理解PWM控制的基本原理及常用产生方法；2. 掌握PWM逆变电路及其控制方法6.1 PWM控制的基本原理*PWM（Pulse Width Modulation）技术就是控制半导体开关元件的导通与关断时间比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，来等效地获得所需形状和幅值的波形。
应该说PWM控制技术应用得最为广泛的是在逆变电路中的，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。
面积等效原理——PWM控制技术的重要理论基础（采样控制理论的一个重要结论）：冲量相等而形状不同的窄脉冲作用在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
说明：①冲量——窄脉冲的面积，效果基本相同——环节的输出响应波形基本相同，将各输出波形用傅里叶级数分解后，其低频段非常接近，而在高频段略有差异。
②例如图6.24 a、b、c所示为三个面积（即冲量）都等于1的矩形波、三角波、正弦波，而图6.24d所示为单位脉冲函数δ（t），将它们分别作为电压窄脉冲u（t）加在一阶惯性环节（R-L电路）上，那么可以分别得到输出电流i（t）的响应波形，如图6.24e所示。
分析波形可以看出，在i（t）的上升段，脉冲形状不同时i（t）的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。
如果脉冲越窄，各i（t）响应波形的差异也越小。
如果周期性地施加上述脉冲，那么i（t）也是周期性的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各i（t）在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
二、SPWM波形（等效正弦波形）的获得将图6.25a所示的正弦半波分成N等份，则正弦半波就可看作是由N个彼此相连、宽度N/π、幅值不等的脉冲序列所组成的波形。
将这些脉冲序列用数量相同的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，这些脉冲序列即为PWM波形，如图6.25b 所示。
开关电源PWM的五种反馈控制模式
一、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。
对于定频调宽的PWM闭环反馈控制系统，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。
二、开关电源PWM的五种反馈控制模式1. 电压模式控制PWM (VOLTAGE-MODE CONTROL PWM)：如图1所示为BUCK降压斩波器的电压模式控制PWM反馈系统原理图。
电压模式控制PWM是六十年代后期开关稳压电源刚刚开始发展起就采用的第一种控制方法。
该方法与一些必要的过电流保护电路相结合，至今仍然在工业界很好地被广泛应用。
电压模式控制只有一个电压反馈闭环，采用脉冲宽度调制法，即将电压误差放大器采样放大的慢变化的直流信号与恒定频率的三角波上斜波相比较，通过脉冲宽度调制原理，得到当时的脉冲宽度，见图1A中波形所示。
逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加。
主要缺点是暂态响应慢。
当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时，因为有较大的输出电容C及电感L相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才能传至PWM比较器将脉宽展宽。
这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因。
图1A电压误差运算放大器（E/A）的作用有三：①将输出电压与给定电压的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。
pwm
脉冲宽度调制控制方法
采样控制理论中有一个重要结论: 采样控制理论中有一个重要结论: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.PWM 的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.PWM 控制技术就是以该结论为理论基础, 控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的 导通和关断进行控制, 导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽 度不相等的脉冲, 度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要 的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制, 的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改 变逆变电路输出电压的大小, 变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率 PWM控制的基本原理很早就已经提出 控制的基本原理很早就已经提出, PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器 件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现. 80年代以前一直未能实现 件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现.直 到进入上世纪80年代, 80年代 到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅 速发展,PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术, ,PWM控制技术才真正得到应用 速发展,PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术, 微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法, 微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法, 如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,PWM ,PWM控制技术 如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术 获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种PWM控制技术, PWM控制技术 获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种PWM控制技术, 根据PWM控制技术的特点,到目前为止主要有以下几类方法. PWM控制技术的特点 根据PWM控制技术的特点,到目前为止主要有以下几类方法.
第三章VVVF控制和PWM方式
120) dSin 3t ))
通常d=0.15， 0 M 1.15
图 3.5 为 M=0.92 ， d=1.15 时 的 注 入 三 次 谐 波 的 SPWM波形图，载波比为18。
图3.5 注入三次谐波的SPWM波形图
U
V
uU uV uW uUV
0
5
10
15
W
20
25
t (ms)
谐波影响,应该有uUN = 0.5udMSint,设相电压幅
值为UUN,输入相电压幅值为Uin,( ud 3Uin )，最大
调制系数为Mmax，则有
U UN (max) 0.5M maxu d
3 2
M
u max in
（3.5）
在SPWM中，Mmax =1，即UUN(max)=0.866 Uin
U1=(R1+jX1)I1+XmIm= (R1+jX1)I1+Em (3.1)
Em=4.44f1W1kw1Ψm
其中f1为定子供电频率，W1为定子绕组匝数， Kw1为绕组系数， Ψ m 为气隙磁通
若忽略定子漏阻抗的影响，则有， U1=4.44f1W1kw1 Ψ m 若想保持Ψ m不变，则应有: U1/f1 = 常数 (3.2)
3.4 磁通轨迹SVPWM的原理及生成
在电机调速过程中，保持电机磁通恒定对调速性能优 越有特别重要的意义，因此一般的调速方法总是设法保 持一种磁通（定子磁通，转子磁通，气隙磁通）恒定。
根据电机理论有：
U1
d 1 dt
R 1i1
(3.11)
U1为定子电压向量，1为定子磁通向量，i1为定子电流
1 2
(Tc
【变频器】pwm控制技术
第6章 PWM控制技术
3/13/2021
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第6章 PWM控制技术
引言 6.1 PWM控制的基本原理 6.2 PWM逆变电路及其控制方法
6.2.1 计算法和调制法 6.2.2 异步调制和同步调制 6.2.3 规则采样法 6.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 6.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数 6.2.6 PWM逆变电路的多重化 6.3 PWM跟踪控制技术 6.3.1 滞环比较方式 6.3.2 三角波比较方式 6.4 PWM整流电路及其控制方法 6.4.1 PWM整流电路的工作原理 6.4.2 PWM整流电路的控制方法
7
6.1 PWM控制的基本原理
➢ 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
➢ PWM波形可等效的各种波形
➢ 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
可控，除用一个控制基波幅值，可消去k－1个
频率的特定谐波 ➢ k越大，开关时刻的计算越复杂 ➢ 除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法，在
6.3节介绍
24
6.2.2 异步调制和同步调制
❖ 载波比——载波频率fc与调制信号频率fr之比，N= fc / fr ❖ 根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM
2n U d(12con s12con s22con s3)
式中n=1,3,5,…
确求定得a11的、值2，和再3令两个不同的an=0，就可建三个方程，
22
6.2.1 计算法和调制法
➢ 消去两种特定频率的谐波
PWM整流器及其控制策略的研究
PWM整流器及其控制策略的研究一、概述PWM整流器是现代电力电子系统中不可或缺的一部分，它是一种能够将交流电转换为直流电的电力电子装置。
其主要作用是将交流电源中的电能转换为直流电源，以供电力电子系统中的各种负载使用。
PWM整流器的基本原理是利用开关管的开关控制，将交流电源中的电能转换为直流电源。
在PWM整流器中，开关管的开关频率非常高，一般在几千赫兹到几十千赫兹之间，这样可以有效地减小开关管的损耗，提高整流器的效率。
同时，PWM整流器还可以通过控制开关管的占空比来调节输出电压和电流，从而实现对负载的精确控制。
在PWM整流器的控制策略中，最常用的是基于电流控制的方法。
这种方法主要是通过对电流进行反馈控制，来实现对整流器输出电压和电流的精确控制。
在实际应用中，电流控制方法可以分为两种，一种是基于平均电流控制的方法，另一种是基于瞬时电流控制的方法。
还有其他控制策略，如基于电压控制的方法、基于功率控制的方法等。
这些方法各有优缺点，需要根据具体的应用场景来选择合适的控制策略。
随着电力电子技术的发展，PWM整流器在新能源、电力牵引、电力电子变换等领域的应用越来越广泛。
其具有高效率、低谐波、快速响应等优点，但其控制策略的设计是整个系统性能的关键。
对PWM整流器及其控制策略进行研究具有重要意义。
1. PWM整流器概述PWM（脉冲宽度调制）整流器是一种先进的电力电子装置，其主要功能是将交流（AC）电源转换为直流（DC）电源。
与传统的线性整流器相比，PWM整流器具有更高的效率和更好的动态性能。
这种整流器利用PWM技术，通过快速开关电力电子开关（如IGBT或MOSFET）来控制电流的波形，从而实现对输入电流的有效控制。
PWM整流器主要由三相桥式电路、滤波器和控制电路组成。
三相桥式电路负责将AC电源转换为DC电源，滤波器则用于滤除输出电压中的高频谐波，而控制电路则负责根据输入电压和负载条件调整PWM 信号的占空比，从而实现对输出电压和电流的精确控制。
基于凌阳SPCE061A的滞环电流跟踪PWM变频调速控制方法
ＸＩ Ｘ０
锁相环 ｌ Ｐ 时钟 Ｕ Ｃ 振 荡器 ｌ 实时时钟
低 电压 监 测 ／ 低 电压 复 位
７ 道 １ 位 通 ０ ＡＤＣ单 通 道
ＡＤＣ＋ＡＧＣ
单等 优点 。然 而 ， 日前 多采用模 拟 集成 电 路硬 件
来 实 现Ｐ ＷＭ变 频 调 速 ．而 采 用 数 字 化 的 单 片 机 实
ｓ Ｖ器件时用 ｌ
３３ Ｖ电源
外接】 阐 Ｌ路 Ｉ 电 ｌ
ｌ ｌ
在ＲＥ Ｐ８ 线试 调 ０嚣
１ １ ５
— Ｄ —Ｖ Ｄ
差 和 给定 的数 值 （． ０１ ）进行 比较 ，如 果大 于 给定 值０１ ．．则触 发脉 冲 ，输 出高 电平 ；反之 ，保持原 来 的低 电平 输 出 。而 当反 馈 大 于给 定 时 ，同理 ， 如 果偏差 大 于０１ ．，则输 出低 电平 ；反之则 保持原
３ 管 脚 通 用 输 入输 出 端 口 ２
现 的则较少 。但 是 ，近年 来 ，由于单 片机 在稳定 性 方 面颇具 优 势 ．因此 ，数字 化方 法 的应用 越来 越 广泛 ，也具 有其独 到之 处 。
Ｉ ＯＡ １ － ０ ５
Ｉ ＯＢ１ — ５０
一 一 一 一
图ｌ Ｓ Ｃ ０ １ Ｐ Ｅ ６ Ａ的 内 部 结 构
以 ｎ 为 核 心 的 Ｓ Ｃ ０ １ 控 制 器 是 适 用 于 Ｓ Ｐ Ｅ ６ Ａ微
ＩＥ Ｄ 集成 开发 环境 软件包 下 ，其５ 芯仿 真头 可 以直 接 连接 到 目标 电路 板上 的Ｓ Ｃ ０ １ Ｐ Ｅ ６ Ａ的相 应管 脚 ， 以便 直 接 在 目标 电 路 板 上 利 用 Ｃ Ｕ ｆＰ Ｅ ６ Ａ Ｐ Ｓ Ｃ ０ １ １
Ｉ Ｅ ｆ —Ｃｒｕ ｍ ｌｔｒ Ｃ Ｉ ｎ ｉ ｉＥ ｕａ ）接 口和 凌 阳 公 司的 在 ｃｔ ｏ