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第十五讲PWM控制技术

第十五讲PWM控制技术
u*为直流信号时,u产生直流偏移,变为正负脉冲宽度不等, 正宽负窄或正窄负宽的矩形波
u*为交流信号时,只要其频率远低于上述自励振荡频率,从 u中滤除由器件通断产生的高次谐波后,所得的波形就几乎 和u* 相同,从而实现电压跟踪控制
14.3.2 三角波比较方式
基本原理
不是把指令信号和三角波直接进行比较,而是通 过闭环来进行控制
第十五讲 PWM控制技术(二)
14.0 14.1 14.2 14.3 14.4
引言 PWM控制的基本原理 PWM逆变电路及其控制方法 PWM跟踪控制技术 PWM整流电路及其控制方法
14.3 PWM跟踪控制技术
PWM波形生成的第三种方法——跟踪控制方法 把希望输出的波形作为指令信号,把实际波形作
定时比较方式
不用滞环比较器,而是设置一个固定的时钟 以固定采样周期对指令信号和被控制变量进行采样,根
据偏差的极性来控制开关器件通断 在时钟信号到来的时刻,如i < i*,V1通,V2断,使i增大
如i > i*,V1断,V2通,使i减小 每个采样时刻的控制作用都使实际电流与指令电流的误
V1
VD3
桥PWM整流电路
半桥电路直流侧电容必须由两个 电容串联,其中点和交流电源连 接
VD2 VD1
us
Ls is Rs A
V3 B
+
ud
负 载
V4
VD4
V2
b)
全桥电路直流侧电容只要一个就 可以
图6-28
图6-28
单相PWM整流电路

交 电Leabharlann 流 感侧 和电 交
感 流
电Ls
包 源
括 内
外 部

第6章PWM技术

第6章PWM技术

由电机学,三相对称正 弦供电时: 总向量恒幅恒速旋转 (电)角速度:w 2f s 代表空间正弦分布且圆 转磁场,u s、es、is 是引用量
26
• 三相交流的空间向量
n=0:15;x=2*pi*n/16;a=2*pi/3;
v=cos(x)+cos(x+a)*exp(j*a) +cos(x-a)*exp(-j*a); plot(v)
16
除计算法和调制法外,还有 空间向量法 跟踪控制方法
17
6.2.2 异步调制和同步调制
载波比N = fc / fo----模拟uo一个周波的脉冲数 1) 异步调制----fc不变, N随fo变 载波与调制波不同步 N常≠整数 对称性差。 当fo较低时,N大------低频性能好。
当fo增高时,N小------高频差
u
ω1
u2Tc
32
空间矢量磁链控制 SVPWM
其它区域也有相应控制规则
SVPWM用电压向量u控制Ψ 沿折线围线,并走走停停逼近圆 开关频率越高,线元usTc越短 Ψ圆越准
33
空间矢量磁链控制 SVPWM
三电平逆变器 电压向量us更多 按ΔΨ=Ψ* - Ψ --用最佳us控制 Ψ圆更准
34
SVPWM波形特点
31
空间矢量磁链控制 SVPWM
--仿闭环控制算法 控制方程ΔΨs “=” usTc 按Ψ转向超前90度建u参考轴 u2 用u轴前后电压向量控制Ψ 例如图 矢量 作用 应用条件 u1 u1 正转增幅 Ψ滞后欠幅 u2 正转减幅 滞后超幅 u7,8 停转等待 超前 Ψ 例:Ψ滞后欠幅,用u1 u1Tc Ψ滞后超幅,用u2 Ψ超前,用u7,8 注”相邻原则”:u1u8; u2u7;可减少开关动作

FPGA第三讲——产生PWM、SPWM波(课堂PPT)

FPGA第三讲——产生PWM、SPWM波(课堂PPT)
1.单路PWM发生器结构和原理 图2是实现的单路PWM硬件结构框图。 CPU通过数据线向FPGA写入定时常数控 制PWM的频率、初始相位和占空比,并通过外部启动信号控制PWM的启动。
4
系统的工作过程: 采用50M时钟脉冲信号作为PWM生成器的时钟信号。首先 CPU计 算出所需要输出 PWM 的频率,初始相位和占空比信息,通过数据线向FPGA 内部寄 存器写入以上信息,并通过外部启动信号控制PWM的启动。
❖ #include <stdio.h>
❖ #include "math.h"
❖ main()
❖ {int i;float s;
❖ for(i=0;i<1024;i++)
❖ { s = sin(atan(1)*8*i/1024);

printf("%d : %d;\n",i,(int)((s+1)*1023/2));
12
宏功能模块与IP应用 Altera提供多种方法来获取Altera Megafunction Partners Program(AMPP™)和 MegaCore®宏功能模块,这些函数经严格的测试和优化,可以在Altera特定器件 结构中发挥出最佳性能。可以使用这些知识产权的参数化模块减少设计和测试的 时间。MegaCore和AMPP宏功能模块包括应用于通信、数字信号处理(DSP)、 PCI和其它总线界面,以及存储器控制器中的宏功能模块。
❖}
❖}
❖ 把上述程序编译成程序后,可在 DOS 命令行下执行命令:
❖ romgen > sin_rom.mif;
❖ 将生成 sin_rom.mif 文件, 再加上.mif 文件的头部说明即可。 romgen 假设是编译后的程 序名。

PWM控制技术

PWM控制技术
10
*提高输出电压,减少开关次数
如各相迭加up =-(三相ur基波最小值)-um
--三倍次谐波+直流 基波可提高15% 使线电压幅值达Ud 线参考电压-仍为正弦 各相基波有120°为最小值 此时ur为-um 对应电源相压持续为-Ud/2 且下臂开关保持导通
--开关动作减少,损耗减小
11
7.3 PWM (闭环)跟踪控制技术 --主要是电流跟踪
SVPWM
三电平逆变器 电压向量us更多 按ΔΨ=Ψ* - Ψ --用最佳us控制 Ψ圆更准
22
7.4 PWM整流电路
晶闸管/二极管整流问题: 谐波分量大,功率因数低。 PWM整流可控制交流侧电流波形(近正弦)与相位
可调有功与无功----高功率因数整流器、无功补偿器
单相PWM整流电路
Ls=外接电感+交流源电感------交流功率缓冲 C(C1,C2) ------直流功率缓冲
/
dt
r us
r is R
由电机学:对称交流时三相合成磁场“圆转”:
(幅值=(3/2)相幅值,电角速度=ω)
因r 此s 代表r s实, ur际s , er磁s , ir场s ,都而是旋urs转, ers的, irs 是引用量
空间位置任选
常选正转方向 (ab)顺时针
SVPWM--用PWM电路有限个状态的空间向量 urn
Ud>峰值√2UAB1 = √2Es/cosδ>峰值Usm
26
电流闭环控制单相PWM整流
电流给定is* : 相位与电源us相同, 幅值可调 用i滞环控制: is<is*-δ uAB = -Ud is↑
is>is*+δ uAB = +Ud is↓ 电路简单响应快; 交流电流有波纹可滤 调节is*幅值可调节Ud

第6章3高频PWM整流器32PPT演示课件

第6章3高频PWM整流器32PPT演示课件
功功率和无功功率在交流电源和直流侧电压 V0之间的双向流动
•34
2、控制过程分析:
①整流电压VD的控制: 引入电压V0的负反馈,形成电压反馈闭环控制, 自动调节输出直流电压V0为要求值,电压调节 器采用PI。
·I s · U·AB
U·s
·
· UL
·
·
UR
•26
② Vi超前VS相角
Is与Vs的相位正好相反 变换器工作在逆变状态
·Is ·UAB
U·s
UL U·R
③Vi滞后Vs的相位
·
Is
· Us
Is超前Vs90 变换器向交流电源送出无功功率
·Is
· UAB
U·s
④ 控 制 Vi的 相 位 和 幅 值
·
可 使 is比 VS超 前 或 滞 后 任 一 角 度 UAB
②电流型PWM整流器应用不广泛的原因
◇电流型整流器输出电感的体积、重量和损耗比 较大
◇常用的现代全控器件IGBT,P-MOSFET都是有反 并联二极管反向自然导通的开关器件,为防止电 流反方向流动而必须再串联一个二极管,因此, 主电路构成不方便,且通态损耗大。
•19
2、2 交流 直流双向变换器工作原理 (1)三相大功率相控整流器主要缺点; ①对公用交流电网产生大量谐波电流并在电网中
· UL
UR
U·L U·R
可 控 制 功 率 因 数 为 任 意 正 或 负 的 指 令 值
•27
◆ 将Vs分解d轴分量和q轴分量
则 Vid Vi cos Vs xIq RId Viq Vi sin xId RIq
若忽略电阻R
Vid Vi cos Vs xIq
•28
无功电流

PWM

PWM

• 两点式PWM控制:在ur 的半个周期内,三角波载 波有正有负,所得的 PWM波也是有正有负。 •在ur的一个周期内,输出 的PWM波只有±Ud两种 电平。 •仍然在ur和uc的交点时刻 控制各开关器件的通断。
V1 + V2 VD 2 信号波 载波 ur uc 调制 电路 VD 1 R uo L V4 VD4 V3 VD 3
图6-4
O O
t
uo
o Ud
u
uo uof
uo
Ud
O
O
Ud
t
等腰三角波上任一点的水平宽度 和高度成线性关系且左右对称, 当它与任何一个平缓变化的调制 信号波相交时,如果在交点时刻 对电路中开关器件的通断进行控 制,就可以得到宽度正比于信号 波幅值的脉冲
uo f 图 6-5


-Ud 图6-5
V1 + V2
• 三点式PWM波形比两点式波形更逼近正弦:要达到 同样的基波、谐波成分要求,两点式PWM需要更高 的开关频率,每半周脉冲个数N要增大。 三点式PWM采用较低的开关频率可以获得较好的波 形质量,故开关损耗小,更适用于大功率逆变器。
但是直接输出三点式PWM波形的三点式逆变器主电 路结构比较复杂,使用器件较多。所以,目前直接 输出两点式PWM波形的两点式逆变器应用较多。 • 改变等效正弦波(基波)的幅值:根据PWM波形面 积等效原理,要改变等效输出正弦波的幅值,只要按 同一比例系数改变各脉冲的宽度(占空比)即可。
-Ud/2
u t
uo
PWM波形 (双极性PWM) 对应于正弦波的每个半周都是双极性跳变的脉冲序列,在正负两 电平间跳变。 脉宽按正弦规律变化,在每个等份上的正负面积之代数和(平均面 积)按正弦规律变化,即符合面积等效原理。 各脉冲的占空比按正弦规律变化: 在0~t1这一等份上,对应的正弦波瞬时值为正值,脉冲占空比应 大于50%,正、负面积的平均值为正值。 在正弦波过零点近旁,脉冲占空比应接近等于50%,使正、负面 积的平均值趋于零。 在负半周各等份上对应的脉冲占空比均小于50%。 半波镜对称:通常要求正负半 u

脉宽调制型(pwm)功率放大器课件

不断尝试
在调试和优化过程中,应不断尝试不同的方法和参数, 以找到最佳的配置。
常见问题与解决方案
波形失真
输出波形可能出现谐波失真或非线性失真。
稳定性问题
放大器可能出现不稳定或振荡现象。
常见问题与解决方案
• 效率不高:在某些情况下,放大 器的效率可能较低,导致热量积 累。
常见问题与解决方案
01
解决方案
数字控制技术
将数字信号处理和控制算法应用于PWM功率放大器,提高其性能 和稳定性。
应用领域拓展与市场前景
5G通信
随着5G通信技术的普及,PWM功率放大器在基站和终端设备中的 应用将进一步增加。
电动汽车与充电设施
电动汽车市场的快速发展将带动PWM功率放大器在车载充电机和 充电设施中的应用。
工业自动化
智能化与自动化
未来PWM功率放大器将更加智能化和自动化,具备自适 应调节、远程控制和故障诊断等功能。
安全与可靠性
随着应用领域的拓展,PWM功率放大器的安全性和可靠 性问题将更加突出,需要加强相关研究和测试。
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效率与失真度分析
总结词
效率与失真度是评价PWM功率放大器性能的重要参 数,它们分别反映了功率放大器的能量利用效率和信 号质量。
详细描述
效率是指功率放大器输出功率与输入功率的比值,反 映了能量利用的效率。高效率的PWM功率放大器能 够减少能源浪费和散热问题,提高整体性能。失真度 是指输出信号与输入信号在波形上的差异程度,包括 谐波失真和交叉调制失真等。失真度越低,信号质量 越好,能够更好地还原原始信号的特征。在PWM功 率放大器的设计中,需要综合考虑效率与失真度的要 求,通过优化调制波的参数和选择合适的电路拓扑结 构来实现最佳的性能表现。

PWM控制技术 PWM逆变电路及其控制方法


☞在三相对称电路的线电压中,相电压所含的3次谐波相互抵消,因 此通常可以考虑消去5次和7次谐波,根据需要确定基波分量a1的值,
再令a5和a7等于0,就可以建立三个方程,联立可求得1、2和3。
a1
2U d
(1
2 cos 1
2 cos 2
2cos3 )
a5
2U d
5
(1
2cos 51
2cos 52
☞负载电流比电压滞后,在电压正半周,电流有
一段区间为正,一段区间为负。
√在负载电流为正的区间,V1和V4导通时,
uo=Байду номын сангаасd。
√V4关断时,负载电流通过V1和VD3续流,uo=0。
√在负载电流为负的区间,仍为V1和V4导通时,
因io为负,故io实际上从VD1和VD4流过,仍有uo=Ud。
√V4关断,V3开通后,io从V3和VD1续流,uo=0。
u(wt) an sin nwt
(7-3)
n1,3,5,
式中,an为
an
4
2 u(wt)sin nwtdwt
0
13/60
7.2.1 计算法和调制法
图7-9 特定谐波消去法的输出PWM波形
☞因为图7-9的波形是四分之一周期对称的,所以在一个周期内的12个开关时
刻(不包括0和时刻)中,能够独立控制的只有1、2和3共3个时刻,该波
图7-3 用PWM波代替正弦半波 4/60
7.2.1 计算法和调制法
■计算法 ◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内
的脉冲数,将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算 出来,按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断, 就可以得到所需要的PWM波形,这种方法称之为计算法。

第7章 脉宽调(PWM)技术


uo Ud
uo u of
O -U d
wt
表示uo的基波分量
图7-5 单极性PWM控制方式波形
7.2.1 计算法和调制法
3)双极性PWM控制方式(单相桥逆变) 在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
在ur的半个周期内,三角波载波有正有负, 所得PWM波也有正有负,其幅值只有±Ud 两种电平。 同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻 控制器件的通断。
U
d
O
-
wt
U
d
7.1 PWM控制的基本思想
等幅PWM波
输入电源是恒定直流
第5章的直流斩波电路 7.2节的PWM逆变电路 7.4节的PWM整流电路
不等幅PWM波
输入电源是交流或不是 恒定的直流
6.1节的斩控式交流调压电路 6.4节的矩阵式变频电路
Ud O
- Ud
U
wt
o
ωt
7.1 PWM控制的基本思想
u (t)-电压窄脉冲, 是电路的输入 。 i (t)-输出电流,是 电路的响应。
7.1 PWM控制的基本思想
如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
u
SPWM波
ωt
u
O
>
O
>t ω
u
O
ωt
>
7.1 PWM控制的基本思想
如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
u u
SPWM波
> ωt ωt
2 d /2 Tc / 2 Tc d (1 a sin w r t D ) (7-6) 2
d
2
d
2
uo
d'

第7章PWM控制技术本

28
7.3 PWM跟踪控制技术
7.3.1 滞环比较方式 7.3.2 三角形比较方式
29
7.3.1 滞环比较方式
1) 采用滞环比较方式的PWM电路跟踪控制。
基本原理
把指令电流i*和实际输出电流i的偏
差i*-i作为滞环比较器的输入。
V1(或VD1)通时,i增大 V2(或VD2)通时,i减小 通过环宽为2DI的滞环比较器的控
Ud
O
wt
-Ud
图7-6 双极性PWM控制方式波形
20
7.2.1 计算法和调制法
u
uc ur
u
ur uc
O
wt O
wt
uo
uo
Ud
uof
uo
u of
uo
Ud
O
wt O
wt
-Ud
-Ud
图7-5 单极性PWM控制方式波形 图7-6 双极性PWM控制方式波形
对照上述两图可以看出,单相桥式电路既可采取单 极性调制,也可采用双极性调制,由于对开关器件通断 控制的规律不同,它们的输出波形也有较大的差别。
u
uc ur
当 ur<uc 时 使 V4 断 , V3 通 , uo=0 。
O
wt
这 样 就 在 负 载 端 得 到 了 SPWM
波形u0。
uo
uo
ur负半周,分析方法 与正半周同。
Ud
表示uo的 基波分量
uof
O
wt
上述PWM波只在单个极性范围 -Ud
内变化称单极性PWM控制方式。
图7-5 单极性PWM控制方式波形
u断Uod,负和V半零3周和两,V种4让交电V替平2保通。持断通,,uoV可1得保持-
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