第十五讲PWM控制技术143PWM跟踪控制技术PWM波形生成.doc

第十五讲 PWM控制技术（二） 14.3PWM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，把实际波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各开关器件的通断，使实际的输出跟踪指令信号变化 常用的有滞环比较方式和三角波比较方式 14.3.1滞环比较方式 电流跟踪控制应用最多 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 通过比较器的输出控制器件V1和V2的通断 V1（或VD1）通时，i增大 V2（或VD2）通时，i减小 通过环宽为2DI的滞环比较器的控制，i就在i*+DI和i*-DI的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流i* 参数的影响 滞环环宽对跟踪性能的影响：环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大；环宽过窄时，跟踪误差小，但开关频率过高，开关损耗增大 电抗器L的作用：L大时，i的变化率小，跟踪慢 L小时，i的变化率大，开关频率过高 图6-22滞环比较方式电流跟踪控制举例图6-23滞环比较方式的指令电流和输出电流 三相的情况 图6-24三相电流跟踪型PWM逆变电路图6-2三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形 采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路有如下特点 （1）硬件电路简单 （2）实时控制，电流响应快 （3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波 （4）和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电 流中高次谐波含量多 （5）闭环控制，是各种跟踪型PWM变流电路的共同特点 采用滞环比较方式实现电压跟踪控制 把指令电压u*和输出电压u进行比较，滤除偏差信号中的谐波，滤波器的输出送入滞环比较器，由比较器输出控制开关器件的通断，从而实现电压跟踪控制 图6-26电压跟踪控制电路举例 和电流跟踪控制电路相比，只是把指令和反馈信号从电流变为电压 输出电压PWM波形中含大量高次谐波，必须用适当的滤波器滤除 u*=0时，输出电压u为频率较高的矩形波，相当于一个自励振荡电路 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 把指令电流i*U、i*V和i*W和实际输出电流iU、iV、iW进行比较，求出偏差，通过放大器A放大后，再去和三角波进行比较，产生PWM波形 放大器A通常具有比例积分特性或比例特性，其系数直接影响电流跟踪特性 特点 开关频率固定，等于载波频率，高频滤波器设计方便 为改善输出电压波形，三角波载波常用三相三角波载波 和滞环比较控制方式相比，这种控制方式输出电流所含的谐波少 图6-27三角波比较方式电流跟踪型逆变电路 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ii*，V1通，V2断，使i增大 如ii*，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差减小 采用定时比较方式时，器件的最高开关频率为时钟频率的1/2 和滞环比较方式相比，电流控制误差没有一定的环宽，控制的精度低一些 14.4PWM整流电路及其控制方法 实用的整流电路几乎都是晶闸管整流或二极管整流 晶闸管相控整流电路：输入电流滞后于电压，且其中谐波分量大，因此功率因数很低 二极管整流电路：虽位移因数接近1，但输入电流中谐波分量很大，所以功率因数也很低 把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就形成了PWM整流电路 控制PWM整流电路，使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1，也称单位功率因数变流器，或高功率因数整流器 14.4.1PWM整流电路的工作原理 PWM整流电路也可分为电压型和电流型两大类，目前电压型的较多 1．单相PWM整流电路 图6-28a和b分别为单相半桥和全桥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 全桥电路直流侧电容只要一个就可以 交流侧电感Ls包括外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必须的 图6-28单相PWM整流电路 a)单相半桥电路b)单相全桥电路 单相全桥PWM整流电路的工作原理 正弦信号波和三角波相比较的方法对图6-28b中的V1~V4进行SPWM控制，就可以在桥的交流输入端AB产生一个SPWM波uAB uAB中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有低次谐波 由于Ls的滤波作用，谐波电压只使is产生很小的脉动 当正弦信号波频率和电源