WM控制技術(shù)介紹講座

PWM調(diào)制技術(shù)介紹2010年6月26日吳學(xué)智WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!目錄PWM控制技術(shù)的基本原理PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)方式PWM控制技術(shù)的應(yīng)用實例總結(jié)WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!PWM控制技術(shù)的基本原理PWM控制——脈沖寬度調(diào)制技術(shù)1、目的：通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值），實現(xiàn)波形重組2、應(yīng)用場合：逆變電路、脈沖整流、矩陣變換器、直流斬波、斬控式交流調(diào)壓3、PWM技術(shù)在逆變電路中的發(fā)展最快，主要以逆變電路為主介紹PWM技術(shù)WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)PWM技術(shù)的種類1、正弦調(diào)制PWM（SPWM）2、優(yōu)化PWM3、電流控制PWM4、空間矢量調(diào)制PWM（SVPWM）WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SPWM的實現(xiàn)1、計算法根據(jù)基波頻率、幅值和調(diào)制頻率，準(zhǔn)確計算PWM波各脈沖寬度和間隔來控制逆變電路開關(guān)器件的通斷當(dāng)輸出基波波形的頻率、幅值或相位變化時，結(jié)果都要變化2、調(diào)制法采用調(diào)制頻率的高頻信號作為載波，輸出波形作調(diào)制信號，進(jìn)行調(diào)制得到期望的PWM波等腰三角波應(yīng)用最多，其任一點水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對稱WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)三相SPWM的實現(xiàn)1、上管和下管波形互補(bǔ)2、當(dāng)調(diào)制信號大于載波信號時，給上管導(dǎo)通信號，小于時給下管導(dǎo)通信號3、PWM波形只有兩種電平，輸出線電壓三種電平，負(fù)載相電壓五種電平組成WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SPWM的主要諧波成分（共用載波）WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SPWM的改進(jìn)原因：在相電壓中加入相同成分，線電壓中不體現(xiàn)改進(jìn)1：加入三次諧波以提高直流電壓利用率WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)優(yōu)化PWM算法的原理基于某項優(yōu)化指標(biāo)，計算出各個開關(guān)管在特定開關(guān)角度的觸發(fā)脈沖。優(yōu)化PWM算法的控制目標(biāo)消除特定諧波（SHE）、諧波電流最小化、電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速脈動最優(yōu)等優(yōu)化方式。WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)特定諧波消除PWM（SHEPWM）的原理確定a1的值，再令兩個不同的an=0，就可建三個方程，求得WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)特定諧波消除PWM（SHEPWM）的實現(xiàn)1、在輸出電壓半周期內(nèi)器件通、斷各k次，考慮PWM波四分之一周期對稱，k個開關(guān)時刻可控，除用一個控制基波幅值，可消去k－1個頻率的特定諧波2、由于優(yōu)化算法比較復(fù)雜，很難實時實現(xiàn)，所以通常采用查表的方式。WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的原理電流控制PWM仍為電壓型逆變器，并非電流型逆變器1、很多場合要求逆變器輸出電流波形，因此直接對輸出電流進(jìn)行閉環(huán)控制，可以達(dá)到更好的性能。2、通過給定電流與實際輸出電流相比較，通過誤差值控制功率開關(guān)的開關(guān)脈沖。3、實現(xiàn)方式包括：次振蕩方式、滯環(huán)比較方式、預(yù)測電流控制方式等。WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)1、次振蕩方式——加入反電勢前饋優(yōu)點：引入反電勢信號前饋后可提高動態(tài)性能缺點：反電勢計算困難WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)2、滯環(huán)電流PWM優(yōu)點：電流動態(tài)響應(yīng)速度快，魯棒性好，結(jié)構(gòu)簡單，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波缺點：開關(guān)頻率隨著不同的運行狀況變化劇烈，相同開關(guān)頻率時輸出電流中高次諧波含量多WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)2、滯環(huán)電流PWM——開關(guān)頻率恒定改進(jìn)方式二根據(jù)開關(guān)頻率動態(tài)調(diào)整滯環(huán)寬度，頻率升高時增加環(huán)寬，反之則降低，使開關(guān)頻率基本保持不變。WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)3、同步采樣方式優(yōu)點：開關(guān)頻率基本恒定，結(jié)構(gòu)簡單，魯棒性強(qiáng)缺點：控制帶寬低，由反電勢引起的電流變化率不同導(dǎo)致電流波形差WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)空間矢量PWM（SVPWM）的原理WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)空間矢量PWM（SVPWM）的實現(xiàn)原則1、將逆變器的各個輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換到靜止直角坐標(biāo)系中，形成空間電壓矢量分布2、利用相鄰的四個輸出狀態(tài)組合合成任意輸出電壓矢量3、合成的原則是等效作用時間相等。WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)空間矢量PWM（SVPWM）的實現(xiàn)——7段式SVPWM：一個周期內(nèi)從0矢量出發(fā)回到0矢量WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SVPWM計算的基本步驟的實現(xiàn)原則1、根據(jù)所選用的控制方法計算電壓矢量2、判斷所屬扇區(qū)，并選擇相關(guān)的基本矢量并計算其幅值3、計算相關(guān)有效基本矢量的作用時間t1、t2和零矢量作用時間t0和t74、按時間序列發(fā)出三相PWM信號WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!■PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)PWM技術(shù)研究的熱點問題1、死區(qū)補(bǔ)償問題——為防止貫穿短路引入死區(qū)時間——死區(qū)時間的長短主要由開關(guān)器件的關(guān)斷時間決定——低速、輕載時死區(qū)時間會帶來較大的影響WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!■PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)PWM技術(shù)研究的熱點問題3、PWM技術(shù)在多相電機(jī)及多重化控制中的應(yīng)用——可選矢量增加導(dǎo)致選擇的難度——結(jié)合PWM技術(shù)實現(xiàn)輸出波形改善——結(jié)合PWM技術(shù)實現(xiàn)輸出功率平衡WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!PWM控制技術(shù)的應(yīng)用實例PWM整流電路的工作原理WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!PWM控制技術(shù)的應(yīng)用實例PWM整流電路的工作原理——直接電流控制：電流滯環(huán)控制PWMWM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!總結(jié)PWM技術(shù)在電力電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛，并對其影響深遠(yuǎn)兩電平的PWM技術(shù)基本已經(jīng)成熟，多電平及多重化的PWM技術(shù)仍需進(jìn)一步研究由于電流控制PWM的優(yōu)點，需要進(jìn)行深入研究由于PWM技術(shù)帶來的諧波問題需要進(jìn)行研究WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!PWM控制技術(shù)的基本原理PWM控制理論基礎(chǔ)1、沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同2、沖量指窄脈沖的面積3、效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!PWM控制技術(shù)的基本原理如何實現(xiàn)SPWM1、用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波2、正弦半波N等分，可看成N個彼此相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等3、用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積（沖量）相等4、矩形脈沖寬度按正弦規(guī)律變化WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)三相SPWM的實現(xiàn)WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SPWM的數(shù)字實現(xiàn)1、自然采樣法要求解復(fù)雜的超越方程，難以在實時控制中在線計算，工程應(yīng)用不多2、規(guī)則采樣效果接近自然采樣法，計算量小得多WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SPWM的特點1、優(yōu)點：實現(xiàn)簡單、輸出波形好2、缺點：開關(guān)頻率比較高、電壓利用率低WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SPWM的改進(jìn)改進(jìn)2：加入電壓為的直流分量降低開關(guān)頻率WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)特定諧波消除PWM（SHEPWM）的原理1、輸出電壓波形為四分之一周期對稱波形（π/2和π/2對稱）2、輸出電壓半周期內(nèi)，器件通、斷各3次（不包括0和π），共6個開關(guān)時刻可控WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)特定諧波消除PWM（SHEPWM）的原理在三相對稱電路的線電壓中，相電壓所含的3次諧波相互抵消，可考慮消去5次和7次諧波，得如下聯(lián)立方程：WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)優(yōu)化PWM算法的特點1、優(yōu)點：開關(guān)頻率低，直流電壓利用率高，適用于大功率變流器2、缺點：難實現(xiàn)實時計算，動態(tài)特性差，計算精度低WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)1、次振蕩方式優(yōu)點：實現(xiàn)簡單，開關(guān)頻率恒定缺點：動態(tài)性能差，電流具有跟蹤誤差WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)2、滯環(huán)電流PWMWM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)2、滯環(huán)電流PWM

——開關(guān)頻率恒定改進(jìn)方式一根據(jù)指令電流的變化率動態(tài)地調(diào)整滯環(huán)寬度，頻率升高時增加環(huán)寬，反之則降低，使開關(guān)頻率基本保持不變。WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)2、滯環(huán)電流PWM——開關(guān)頻率恒定改進(jìn)方式優(yōu)點：實現(xiàn)了開關(guān)頻率基本恒定缺點：需要通過系統(tǒng)參數(shù)計算實現(xiàn)，需要在控制快速性、準(zhǔn)確性與開關(guān)頻率間作出協(xié)調(diào)WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)電流控制PWM的實現(xiàn)4、預(yù)測電流控制方式根據(jù)變流器的數(shù)學(xué)模型，由給定電流和實際電流的誤差計算得到所需輸出的電壓，再由其他方式生成所需要的輸出電壓優(yōu)點：輸出電流波形好，開關(guān)頻率恒定缺點：需要精確的變流器數(shù)學(xué)模型，算法非常復(fù)雜，計算量很大WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)空間矢量PWM（SVPWM）的實現(xiàn)狀態(tài)01234567Sa01010101Sb00110011Sc00001111WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)空間矢量PWM（SVPWM）的實現(xiàn)——4段式SVPWM：本周期從0矢量出發(fā)到7矢量；下個周期再7矢量出發(fā)到0矢量。WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SVPWM的實現(xiàn)——空間電壓矢量的計算：基于非正交基底（相鄰兩個基本電壓矢量）的計算WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)SVPWM算法的特點1、優(yōu)點：直流電壓利用率高、動態(tài)特性好、軟件實現(xiàn)方便、與控制算法良好的接口2、缺點：計算量稍大WM控制技術(shù)介紹講座共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!■PWM控制技術(shù)的實現(xiàn)PWM技術(shù)研究的熱點問題2、PWM技術(shù)在多電平逆變器中的應(yīng)用——可選矢量增加導(dǎo)致選擇的難度——結(jié)合PWM技