PWM跟蹤控制技術(shù)

1、pwm 跟蹤控制技術(shù)摘要： 本文介紹了兩種常用的pwm 跟蹤控制技術(shù)，分析了兩種跟蹤控制技術(shù)的的基本原理，并用 matlab對(duì)其進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果和理論分析結(jié)果相符，得到了控制目的。關(guān)鍵詞： 脈寬調(diào)制（ pwm） ，跟蹤控制技術(shù)，matlab仿真1 引言pwm 跟蹤控制技術(shù)是一種生成pwm 波形的方法。把希望輸出的波形作為指令信號(hào)， 把實(shí)際波形作為反饋信號(hào)， 通過(guò)兩者的瞬時(shí)值比較來(lái)決定逆變電路各開(kāi)關(guān)器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤指令信號(hào)變化常用的有滯環(huán)比較方式和三角波比較方式。2 滯環(huán)比較方式2.1 電流跟蹤控制技術(shù)電流跟蹤控制技術(shù)是應(yīng)用最多的一種方法。其基本原理為： 把指令電流i*和實(shí)際輸出

2、電流i的偏差i*-i作為滯環(huán)比較器的輸入通過(guò)比較器的輸出控制器件v1 和 v2 的通斷。 v1（或 vd1）通時(shí)，i增大。v2（或 vd2）通時(shí)，i減小。通過(guò)環(huán)寬為2i的滯環(huán)比較器的控制，i就在i*+i和i*- i的范圍內(nèi)，呈鋸齒狀地跟蹤指令電流i*。2.1.1 參數(shù)的影響（1）滯環(huán)環(huán)寬對(duì)跟蹤性能的影響：環(huán)寬過(guò)寬時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率低，跟蹤誤差大；環(huán)寬過(guò)窄時(shí)， 跟蹤誤差小，但開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高， 開(kāi)關(guān)損耗增大。（2）電抗器 l 的作用： l 大時(shí)，i的變化率小，跟蹤慢； l 小時(shí)，i的變化率大，開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高。圖 2-1-1 滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉例圖 2-1-2 滯環(huán)比較方式的指令電流和輸出電流圖 2-

3、1-3 三相電流跟蹤型pwm 逆變電路圖 2-1-4 三相電流跟蹤型pwm 逆變電路輸出波形2.1.2 采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型pwm 變流電路的特點(diǎn)（1）硬件電路簡(jiǎn)單。（2）實(shí)時(shí)控制，電流響應(yīng)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(jì)算法及調(diào)制法相比，相同開(kāi)關(guān)頻率時(shí)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(diǎn)。2.2 電壓跟蹤控制技術(shù)把指令電壓u*和輸出電壓u進(jìn)行比較，濾除偏差信號(hào)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(kāi)關(guān)器件的通斷，從而實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制。圖 2-2-1 電壓跟蹤控制電路舉例2.2.1 采用滯環(huán)比較

4、方式的電壓跟蹤型pwm 變流電路的特點(diǎn)（1）和電流跟蹤控制電路相比，只是把指令和反饋信號(hào)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(dāng)?shù)臑V波器濾除。（3）u*=0時(shí)，輸出電壓u為頻率較高的矩形波，相當(dāng)于一個(gè)自勵(lì)振蕩電路。（4）u*為直流信號(hào)時(shí)，u產(chǎn)生直流偏移，變?yōu)檎?fù)脈沖寬度不等，正寬負(fù)窄或正窄負(fù)寬的矩形波。（5）u*為交流信號(hào)時(shí)，只要其頻率遠(yuǎn)低于上述自勵(lì)振蕩頻率，從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* 相同，從而實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制 . 3 三角波比較方式3.1 基本原理不是把指令信號(hào)和三角波直接進(jìn)行比較，而是通過(guò)閉環(huán)來(lái)進(jìn)行控制。把指令電流i*u

5、、i*v 和i*w和實(shí)際輸出電流iu、iv、iw進(jìn)行比較，求出偏差，通過(guò)放大器a放大后，再去和三角波進(jìn)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，如圖3-1-1 所示。圖 3-1-1 三角波比較方式電流跟蹤型逆變電路3.2 特點(diǎn)（1）開(kāi)關(guān)頻率固定，等于載波頻率，高頻濾波器設(shè)計(jì)方便。（2）為改善輸出電壓波形，三角波載波常用三相三角波載波。（3）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。4 定時(shí)比較方式（1）不用滯環(huán)比較器，而是設(shè)置一個(gè)固定的時(shí)鐘。（2）以固定采樣周期對(duì)指令信號(hào)和被控制變量進(jìn)行采樣，根據(jù)偏差的極性來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件通斷。

6、（3）在時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)的時(shí)刻，如i i*，v1 斷，v2 通，使i減小。（4） 每個(gè)采樣時(shí)刻的控制作用都使實(shí)際電流與指令電流的誤差減小。（5）采用定時(shí)比較方式時(shí)，器件的最高開(kāi)關(guān)頻率為時(shí)鐘頻率的1/2。（6）和滯環(huán)比較方式相比，電流控制誤差沒(méi)有一定的環(huán)寬，控制的精度低一些。5 matlab 仿真與分析（1）單相時(shí)： dc v1=dc v2=100vl=1mh，r=10 ohms。滯環(huán)寬度 h=2*0.05。仿真波形：（2）三相時(shí)：dc =100v l=1mh，r=10 ohms。滯環(huán)寬度 h=2*0.05。t/s幅值/a電 流 跟 蹤 情 況t/s幅值/a負(fù) 載 實(shí) 際 電 流control system：仿真波