PWM跟蹤控制技術(shù)

1、PWM跟蹤控制技術(shù)S092233 謝俊虎摘要：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)際輸出電

2、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*。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2-1-3 三相電流跟蹤型PWM逆變電路 圖2-

3、1-4 三相電流跟蹤型PWM逆變電路輸出波形采用滯環(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采用滯環(huán)比較方式的電壓跟蹤型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

4、反饋信號(hào)從電流變?yōu)殡妷骸＃?）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、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

5、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。（3）在時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)的時(shí)刻，如i < i*，V1通，V2斷，使i增大。 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=100V L=1mH，R=10 o