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2024-08-09 03:19本頁(yè)面
【正文】 如現(xiàn)代控制理論,非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用,已出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù),根據(jù)PWM控制技術(shù)的特點(diǎn),到目前為止主要有以下8類方法。等脈寬PWM法正是為了克服PAM法的這個(gè)缺點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的,是PWM法中最為簡(jiǎn)單的一種。相對(duì)于PAM法,該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu),提高了輸入端的功率因數(shù),但同時(shí)也存在輸出電壓中除基波外,還包含較大的諧波分量。為求得改善,(在線性頻率坐標(biāo)系中,各頻率能量分布是均勻的),盡管噪音的總分貝數(shù)未變,即使在IGBT已被廣泛應(yīng)用的今天,對(duì)于載波頻率必須限制在較低頻率的場(chǎng)合,隨機(jī)PWM仍然有其特殊的價(jià)值；另一方面則說(shuō)明了消除機(jī)械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率,隨機(jī)PWM技術(shù)正是提供了一個(gè)分析,解決這種問(wèn)題的全新思路。SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ),用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷,使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等,通過(guò)改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。由于此方法是以SPWM控制的基本原理為出發(fā)點(diǎn),可以準(zhǔn)確地計(jì)算出各開(kāi)關(guān)器件的通斷時(shí)刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在計(jì)算繁瑣,數(shù)據(jù)占用內(nèi)存大,不能實(shí)時(shí)控制的缺點(diǎn)。其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單,可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路,用比較器來(lái)確定它們的交點(diǎn),在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制,這種模擬電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以實(shí)現(xiàn)精確的控制。（四）自然采樣法 以正弦波為調(diào)制波,等腰三角波為載波進(jìn)行比較,在兩個(gè)波形的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制開(kāi)關(guān)器件的通斷,但由于三角波與正弦波交點(diǎn)有任意性,脈沖中心在一個(gè)周期內(nèi)不等距,從而脈寬表達(dá)式是一個(gè)超越方程,計(jì)算繁瑣,難以實(shí)時(shí)控制。規(guī)則采樣法是對(duì)自然采樣法的改進(jìn),其主要優(yōu)點(diǎn)就是是計(jì)算簡(jiǎn)單,便于在線實(shí)時(shí)運(yùn)算,線性控制范圍較小。 （4）低次諧波消去法,表示為u(ωt)=ansinnωt,首先確定基波分量a1的值,再令兩個(gè)不同的an=0,就可以建立三個(gè)方程,聯(lián)立求解得a1,a2及a3,這樣就可以消去兩個(gè)頻率的諧波。 (5)梯形波與三角波比較法 前面所介紹的各種方法主要是以輸出波形盡量接近正弦波為目的,從而忽視了直流電壓的利用率,如SPWM法,%.因此,為了提高直流電壓利用率,三角波為載波,且使兩波幅值相等,以兩波的交點(diǎn)時(shí)刻控制開(kāi)關(guān)器件的通斷實(shí)現(xiàn)PWM控制。 2 線電壓控制PWM 前面所介紹的各種PWM控制方法用于三相逆變電路時(shí),都是對(duì)三相輸出相電壓分別進(jìn)行控制的,使其輸出接近正弦波,但是,對(duì)于像三相異步電動(dòng)機(jī)這樣的三相無(wú)中線對(duì)稱負(fù)載,逆變器輸出不必追求相電壓接近正弦,提出了線電壓控制PWM,主要有以下兩種方法。 除了可以注入三次諧波以外,還可以注入其他3倍頻于正弦波信號(hào)的其他波形,這些信號(hào)都不會(huì)影響線電壓。 （2）單元脈寬調(diào)制法因?yàn)?三相對(duì)稱線電壓有Uuv+Uvw+Uwu=0的關(guān)系,所以,每區(qū)間60176。區(qū)間用Uuv本身表示,中間60176。區(qū)間的兩種波形形狀,載波仍用三角波,并把各區(qū)間的曲線用直線近似(實(shí)踐表明,這樣做引起的誤差不大,完全可行),就可以得到線電壓的脈沖波形,該波形是完全對(duì)稱,且規(guī)律性很強(qiáng),負(fù)半周是正半周相應(yīng)脈沖列的反相,因此,只要半個(gè)周期兩邊60176。 該方法不僅能抑制較多的低次諧波,還可減小開(kāi)關(guān)損耗和加寬線性控制區(qū),同時(shí)還能帶來(lái)用微機(jī)控制的方便,但該方法只適用于異步電動(dòng)機(jī),應(yīng)用范圍較小。2 主電路工作原理說(shuō)明 PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要的波形。下面分析如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波。如果把這些脈沖序列用相同數(shù)量的等幅不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，這就是PWM波形。SPWM波形如下圖所示：上圖波形稱為單極性SPWM波形，根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，即雙極性SPWM波形，而且這種方式在實(shí)際應(yīng)用中更為廣泛。要得到需要的PWM波形有兩種方法，分別是計(jì)算法和調(diào)制法。由于計(jì)算法較繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化。通常采用等腰三角波作為載波，在調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，所得到的就是SPWM波形。 單極性PWM控制方式：在ur和uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制IGBT的通斷。當(dāng)uruc時(shí)使V4通，V3斷，uo=Ud 。ur負(fù)半周，V2保持通，V1保持?jǐn)?。?dāng)uruc時(shí)使V3斷，V4通，uo=0 。3 主電路設(shè)計(jì)的詳細(xì)過(guò)程根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用單相全橋PWM逆變電路，工作方式為單極性PWM方式，開(kāi)關(guān)器件選用IGBT，直流電源電壓為300V,電阻電感負(fù)載。采用負(fù)載為阻感負(fù)載，工作時(shí)V1和V2的通斷狀態(tài)互補(bǔ)
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