最新PWM跟蹤控制技術(shù)

1、2.5 pwm跟蹤控制技術(shù)pwm波形生成的另一種方法跟蹤控制方法跟蹤控制方法。把希望輸出的波形作為指令信號，把實際波形作為 反饋信號，通過兩者的瞬時值比較來決定逆變電路 各開關(guān)器件的通斷，使實際的輸出跟蹤指令信號 變化。常用的有滯環(huán)比較方式滯環(huán)比較方式和三角波比較方式三角波比較方式。恒頻拋物線法恒頻拋物線法是一種新興的具有恒頻優(yōu)勢的比較方式，具有滯環(huán)的優(yōu)點且開關(guān)頻率基本恒定。2.5 pwm跟蹤控制技術(shù) 2.5.1 滯環(huán)比較方式 1) 跟蹤型pwm變流電路中，電流跟蹤控制應用最多。toiii*+ hi*- hi*圖2-22 滯環(huán)比較方式的指令電流和輸出電流圖2-21 滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉例

2、基本原理基本原理把指令電流i*和實際輸出電流i的偏差i*-i作為滯環(huán)比較器的輸入。v1（或vd1）通時，i增大v2（或vd2）通時，i減小通過環(huán)寬為2h的滯環(huán)比較器的控制，i就在i*+h和i*-h的范圍內(nèi)，呈鋸齒狀地跟蹤指令電流i*。參數(shù)的影響參數(shù)的影響環(huán)寬過寬時，開關(guān)頻率低，跟蹤誤差大；環(huán)寬過窄時，跟蹤誤差小，但開關(guān)頻率過高，開關(guān)損耗增大。l大時，i的變化率小，跟蹤慢；l小時，i的變化率大，開關(guān)頻率過高。滯環(huán)環(huán)寬電抗器l的作用圖6-22 滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉例上限：i i * + h v2通下限：i i * - h v1通h-h1-1圖6-23 滯環(huán)比較方式的指令電流、輸出電流和pwm

3、波形( ( a a ) ) 電電流流滯滯環(huán)環(huán)跟跟蹤蹤控控制制時時電電流流波波形形（b b ) ) p p w w m m 電電壓壓波波形形i *i * - i2.5.1 滯環(huán)比較方式2) 三相的情況圖 三相電流跟蹤型pwm逆變電路輸出波形圖 三相電流跟蹤型pwm逆變電路2.5.1 滯環(huán)比較方式3) 采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型pwm變流電路有如下特點特點。 （1）硬件電路簡單。 （2）實時控制，電流響應快。 （3）不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波。 （4）和計算法及調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時輸出電流 中高次諧波含量多。 （5）閉環(huán)控制，是各種跟蹤型pwm變流電路的共同特點。2.5.1

4、 滯環(huán)比較方式4) 采用滯環(huán)比較方式實現(xiàn)電壓跟蹤控制n把指令電壓u u* *和輸出電壓u u進行比較，濾除偏差信號中的諧波，濾波器的輸出送入滯環(huán)比較器，由比較器輸出控制開關(guān)器件的通斷，從而實現(xiàn)電壓跟蹤控制。圖 電壓跟蹤控制電路舉例2.5.1 滯環(huán)比較方式和電流跟蹤控制電路相比，只是把指令和反饋信號從電流變?yōu)殡妷?。輸出電壓pwm波形中含大量高次諧波，必須用適當?shù)臑V波器濾除。u u* *=0=0時，輸出電壓u u為頻率較高的矩形波，相當于一個自勵振蕩電路。u*為直流信號時，u u產(chǎn)生直流偏移，變?yōu)檎撁}沖寬度不等，正寬負窄或正窄負寬的矩形波。u u* *為交流信號時，只要其頻率遠低于上述自勵振蕩頻

5、率，從u u中濾除由器件通斷產(chǎn)生的高次諧波后，所得的波形就幾乎和u u* * 相同，從而實現(xiàn)電壓跟蹤控制。2.5.2 三角波比較方式負載+-iai*a+-ibi*b+-ici*cudc+-c+-c+-三相三角波發(fā)生電路aaa(1) 基本原理不是把指令信號和三角波直接進行比較，而是通過閉環(huán)來進行控制。把指令電流i*a、i*b和i*c和實際輸出電流ia、ib、ic進行比較，求出偏差，通過放大器a放大后，再去和三角波進行比較，產(chǎn)生pwm波形。放大器a通常具有比例積分特性或比例特性，其系數(shù)直接影響電流跟蹤特性。圖2-24 三角波比較方式電流跟蹤型逆變電路(2) 特點u開關(guān)頻率固定，等于載波頻率，高頻濾

6、波器設(shè)計方便。u為改善輸出電壓波形，三角波載波常用三相三角波載波。u和滯環(huán)比較控制方式相比，這種控制方式輸出電流所含的諧波少。2.5.2 三角波比較方式2.5.2 三角波比較方式不用滯環(huán)比較器，而是設(shè)置一個固定的時鐘。以固定采樣周期對指令信號和被控制變量進行采樣，根據(jù)偏差的極性來控制開關(guān)器件通斷。在時鐘信號到來的時刻，如 i i*，v1斷，v2通，使 i 減小。每個采樣時刻的控制作用都使實際電流與指令電流的誤差減小。采用定時比較方式時，器件的最高開關(guān)頻率為時鐘頻率的1/2。和滯環(huán)比較方式相比，電流控制誤差沒有一定的環(huán)寬，控制的精度低一些。(3) 除上述兩種比較方式外，還有定時比較方式定時比較方

7、式。uii*ga+-universal bridgesine wavescope5scope4scope3relay1relayraneutralnode 103multimeterground1groundfloatingscope6floatingscope2floatingscope1dc 1dc fig. 單相電流跟蹤電路的單相電流跟蹤電路的matlab仿真仿真fig. matlab仿真波形仿真波形- -1 1 du ai ae*aiai2ha1t4t1d4dai( ( a a ) ) 電電 流流 滯滯 環(huán)環(huán) 跟跟 蹤蹤 控控 制制 時時 電電 流流 波波 形形（ b b ) ) p

8、p w w m m 電電 壓壓 波波 形形圖2-24 三角波比較方式電流跟蹤型逆變電路 返回返回 v一種優(yōu)良的電流控制方法應該具備三個主要特點：1）動態(tài)響應快；2）控制精度高；3）開關(guān)頻率基本恒定。滯環(huán)控制法具有優(yōu)秀的動態(tài)性能和控制精度，但其開關(guān)頻率在動態(tài)過程中控制有限。而三角波比較法雖然解決了開關(guān)頻率的問題，但其電流波形卻不盡如人意。拋物線法解決了上述問題，其原理如圖2-14所示。圖中，代表參考電流與實際電流比較所得的差值，即控制電流誤差，代表正差值，代表負差值。拋物線法的基本思想就是利用該誤差的正負峰值（），將限制在一對拋物線函數(shù)曲線（）之間。即通過比較器，將電流誤差與這一對拋物線函數(shù)曲線比較，在其相交時刻控制開關(guān)sp，sn導通關(guān)斷的轉(zhuǎn)換，這樣可以控制實際電流跟蹤參考電流，使正負峰值對稱，并能保證開關(guān)頻率不變。在圖中，當開關(guān)sp導通（sn截止）時，實際電流增大，電流誤差（實際電流-參考電流）隨之上升，正向拋物線函數(shù)從0開始增加；當與曲線相交在時，開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即sn導通（sp截止），實際電流開始下降，電流誤差隨之下降，負向拋物線函數(shù)從零開始下降；當與曲線相交在時，開關(guān)狀態(tài)再次轉(zhuǎn)換，即sp重新導通（sn重新截止），一個開關(guān)周期結(jié)束。實際電流始終高精度地跟蹤其參考電流，并保持開關(guān)周期（頻率）基本恒定。2