【正文】 M 這種方法是以轉(zhuǎn)矩脈動最小為目標(biāo)。 PWM控制技術(shù)控制技術(shù) PWM 控制技術(shù)概述 正弦 PWM 技術(shù) 優(yōu)化 PWM 技術(shù) 隨機(jī) PWM 技術(shù) 小結(jié) 隨機(jī) PWM 技術(shù)1. 隨機(jī) PWM技術(shù)概述 PWM逆變器的電流中均含有諧波分量，此諧波電流會引起轉(zhuǎn)矩脈動。因而，由諧波電流引起的電磁噪聲集中在和 2頻率附近。 隨機(jī) PWM 技術(shù)2. 隨機(jī) PWM技術(shù) 基于隨機(jī) PWM的方法分為三類：隨機(jī)開關(guān)頻率 PWM、隨機(jī)脈沖位置 PWM、隨機(jī)開關(guān) PWM。盡管噪聲的總分貝數(shù)沒有改變，但是有色噪聲的強(qiáng)度被大幅度地削弱了，從而有利于逆變器的現(xiàn)場運(yùn)行。隨機(jī)開關(guān) PWM與 SPWM控制相似，通過參考電壓波形與一個(gè)幅值為隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)信號進(jìn)行比較，以此決定對應(yīng)相的橋臂是上臂還是下臂的開關(guān)器件導(dǎo)通，它尤其適合于采用高的開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)高性能輸出電流的應(yīng)用場合，這就相對限制了它的適用范圍。目前廣泛應(yīng)用的是在規(guī)則采樣PWM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電壓空間矢量 PWM控制（ SVPWM），它具有計(jì)算簡單、定時(shí)控制容易的特點(diǎn)。 作有待進(jìn)行。第第 9章章 現(xiàn)代電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)代電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ) PWM控制技術(shù)控制技術(shù) 空間矢量和坐標(biāo)變換空間矢量和坐標(biāo)變換 通用瞬時(shí)功率理論簡介通用瞬時(shí)功率理論簡介 電力電子數(shù)字控制結(jié)構(gòu)電力電子數(shù)字控制結(jié)構(gòu) 微控制器（微控制器（ MCU）） 數(shù)字信號處理器（數(shù)字信號處理器（ DSP）） 復(fù)雜可編程邏輯器件（復(fù)雜可編程邏輯器件（ CPLD）） 運(yùn)算放大器的選擇運(yùn)算放大器的選擇 電力電子控制常用運(yùn)放電路電力電子控制常用運(yùn)放電路 空間矢量和坐標(biāo)變換空間矢量和坐標(biāo)變換 空間矢量 坐標(biāo)變換 空間矢量v三相電壓或電流采用空間矢量的分析方法，就是將三相瞬時(shí)值作為空間的一個(gè)矢量來處理。 電角度的相電壓或電流的瞬時(shí)值，在各方向合并成為矢量。v在交流電機(jī)三相繞組上施加電壓或流過電流，合成的磁場方向和大小可用矢量圖表示為圖 94。 空間矢量v三相電壓或電流采用空間矢量的分析方法，就是將三相瞬時(shí)值作為空間的一個(gè)矢量來處理。 電角度的相電壓或電流的瞬時(shí)值，在各方向合并成為矢量。v在交流電機(jī)三相繞組上施加電壓或流過電流，合成的磁場方向和大小可用矢量圖表示為圖 94。 空間矢量（ 913） （ 914） 圖 94 空間矢量圖 空間矢量電流空間矢量表示為：（ 915） （ 916）（ 917） 空間矢量圖 95 電流空間矢量圖 （ 918） 空間矢量和坐標(biāo)變換空間矢量和坐標(biāo)變換 空間矢量 坐標(biāo)變換 坐標(biāo)變換 如將空間矢量表示成復(fù)數(shù)形式時(shí)，會使得坐標(biāo)變換的表示簡單化，有時(shí)根據(jù)具體需要又可分解出復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部，即求出相互垂直（獨(dú)立）的各個(gè)分量，所以簡單方便。 傳統(tǒng)功率理論傳統(tǒng)功率理論 三相電路1. 三相對稱電路的有功功率： 傳統(tǒng)功率理論傳統(tǒng)功率理論2. 三相對稱電路的視在功率：3. 三相對稱電路的無功功率： 對傳統(tǒng)功率理論的評價(jià)1. 特點(diǎn)v傳統(tǒng)的功率概念是以正弦電源和線性負(fù)載為背景傳統(tǒng)的功率概念是以正弦電源和線性負(fù)載為背景的。v有功功率是指一個(gè)工頻周期內(nèi)的平均功率，物理有功功率是指一個(gè)工頻周期內(nèi)的平均功率，物理意義是電路實(shí)際消耗的功率；意義是電路實(shí)際消耗的功率；v無功功率代表負(fù)荷和電源之間能量交換的一種量無功功率代表負(fù)荷和電源之間能量交換的一種量度，是儲能元件（電容、電感）吞吐能量能力的度，是儲能元件（電容、電感）吞吐能量能力的反映。 傳統(tǒng)功率理論傳統(tǒng)功率理論 傳統(tǒng)功率理論傳統(tǒng)功率理論 對傳統(tǒng)功率理論的評價(jià)2. 局限性? 無功功率的定義不具有明確的物理意義。? 電力電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用使得電網(wǎng)中出現(xiàn)了大電力電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用使得電網(wǎng)中出現(xiàn)了大量的非線性負(fù)荷，而非線性負(fù)荷即使不帶儲能元件仍量的非線性負(fù)荷，而非線性負(fù)荷即使不帶儲能元件仍然需要無功，并且含有大量的諧波成分。此時(shí)，傳統(tǒng)功率理論不再能夠描述這些情況。? 傳統(tǒng)功率理論無法用于現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)的瞬時(shí)（或傳統(tǒng)功率理論無法用于現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)的瞬時(shí)（或?qū)崟r(shí)）控制策略中。 傳統(tǒng)功率理論傳統(tǒng)功率理論 結(jié)論 有必要發(fā)展能夠適應(yīng)于 非正弦、不平衡以及含有非正弦、不平衡以及含有零序電流、電壓的三相四線不對稱系統(tǒng)或電路的功率零序電流、電壓的三相四線不對稱系統(tǒng)或電路的功率理論。理論。 通用瞬時(shí)功率理論簡介通用瞬時(shí)功率理論簡介 傳統(tǒng)功率理論傳統(tǒng)功率理論 通用瞬時(shí)功率理論通用瞬時(shí)功率理論 （（ 重點(diǎn)重點(diǎn) /難點(diǎn)難點(diǎn) ）） 通用瞬時(shí)功率理論通用瞬時(shí)功率理論 發(fā)展和意義1. 發(fā)展發(fā)展 為了適應(yīng)這一發(fā)展，功率概念需要在上述傳統(tǒng)的為了適應(yīng)這一發(fā)展，功率概念需要在上述傳統(tǒng)的基于周期平均值的功率定義基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展。 1996年美年美國國 F. Z. Peng提出了新的通用瞬時(shí)功率理論。2. 意義意義 因其適用于非正弦、不平衡以及含有零序電流、電因其適用于非正弦、不平衡以及含有零序電流、電壓的三相四線不對稱系統(tǒng)或電路，具有較強(qiáng)的一般性和壓的三相四線不對稱系統(tǒng)或電路，具有較強(qiáng)的一般性和明確的物理意義，并且可以包含傳統(tǒng)的功率定義，具有明確的物理意義，并且可以包含傳統(tǒng)的功率定義，具有一定的代表性。 通用瞬時(shí)功率理論通用瞬時(shí)功率理論 主要內(nèi)容 1. 采用（ a,b,c)坐標(biāo)系將三相系統(tǒng)的瞬時(shí)電壓、電流空間矢量寫成列向量形式 也可以采用（ α ,β ,0）、（ d,q,0）坐標(biāo)系 通用瞬時(shí)功率理論通用瞬時(shí)功率理論 2. 瞬時(shí) 有功功率定義為： 瞬時(shí)有功功率的定義同樣適用于（ α ,β ,0）、（ d,q,0）坐標(biāo)系，具有較強(qiáng)的一般性和明確的物理意義。 通用瞬時(shí)功率理論通用瞬時(shí)功率理論 4. 由此可以定義瞬時(shí)有功電流矢量 、瞬時(shí)無功電流矢量 : 通用瞬時(shí)功率理論通用瞬時(shí)功率理論 5. 瞬時(shí)視在功率 和瞬時(shí)功率因數(shù) 如下 ： 通用瞬時(shí)功率理論通用瞬時(shí)功率理論 通用瞬時(shí)功率理論的要點(diǎn)? 采用電壓、電流空間矢量的內(nèi)積與叉積來定義瞬時(shí)有功和無功功率。二、通用瞬時(shí)功率理論 通用瞬時(shí)功率理論的優(yōu)點(diǎn) 這一新的通用瞬時(shí)功率理論完全不依賴于坐標(biāo)系，即不僅適用于三相坐標(biāo)系，而且適用于（ α ,β ,0）靜止坐標(biāo)系或（ d,q,0）旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 ， 具有較強(qiáng)的一般性和明確的物理意義。 通用瞬時(shí)功率理論通用瞬時(shí)功率理論 瞬時(shí)無功功率的物理意義 瞬時(shí)無功功率 不再是個(gè)虛擬量，而是有其明確的物理意義，是指在三相之間流動、傳送的功率，三相無功的瞬時(shí)值之和為零；瞬時(shí)有功電流 是傳輸瞬時(shí)有功所必需的而不對無功做貢獻(xiàn)，同樣瞬時(shí)無功電流 不會從電源到負(fù)荷傳送瞬時(shí)有功，但是其存在會增大三相電流的幅值，從而增加線路損耗。在數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用美國 TI公司的TMS320F240或 ADI公司的 ADMC401 16位定點(diǎn)電機(jī)控制專用 DSP作為主控 CPU芯片，從而大大簡化硬件電路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)硬件電路的軟件化，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活、可靠。 電力電子數(shù)字控制結(jié)構(gòu)電力電子數(shù)字控制結(jié)構(gòu)圖 38 電力電子數(shù)字控制電路結(jié)構(gòu) 電力電子數(shù)字控制結(jié)構(gòu)電力電子數(shù)字控制結(jié)構(gòu) 控制電源需要給數(shù)字控制系統(tǒng)提供多種電源電壓。5V 等多種 DC/DC模塊，以滿足電力電子數(shù)字控制的電源需要。 第第 9章章 現(xiàn)代電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)代電力電子控制技術(shù)基礎(chǔ) PWM控制技術(shù)控制技術(shù) 空間矢量和坐標(biāo)變換空間矢量和坐標(biāo)變換 通用瞬時(shí)功率理論簡介通用瞬時(shí)功率理論簡介 電力電子數(shù)字控制結(jié)構(gòu)電力電子數(shù)字控制結(jié)構(gòu) 微控制器（微控制器（ MCU）） 數(shù)字信號處理器（數(shù)字信號處理器（ DSP）） 復(fù)雜可編程邏輯器件（復(fù)雜可編程邏輯器件（ CPLD）） 運(yùn)算放大器的選擇運(yùn)算放大器的選擇 電力電子控制常用運(yùn)放電路電力電子控制常用運(yùn)放電路 微控制器（微控制器（ MCU）） 隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，微控制器（ MCU，國內(nèi)又普遍稱之為單片機(jī)）更廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、軍事、工業(yè)、通信、家用電器、智能玩具、便攜式智能儀表等領(lǐng)域，使產(chǎn)品功能、精度和質(zhì)量均大幅度提高，而且電路設(shè)計(jì)簡單、故障率低、可靠性高且成本低廉。 微控制器（微控制器（ MCU）） 美國 ATMEL公司是全球著名的高性能、低功耗、非易失性存儲器和數(shù)字集成電路的一流半導(dǎo)體制造公司。 這些技術(shù)用于微控制器生產(chǎn)，使得微控制器具有了優(yōu)良的品質(zhì)，在結(jié)構(gòu)及性能等方面都有明顯的優(yōu)勢。 微控制器（微控制器（ MCU）） 至今， ATMEL在 MCS51市場上仍占據(jù)主要份額。 AVR微控制器是在 8位微控制器中第一種真正意義上的 RISC微控制器。與此同時(shí)， ATMEL公司和 ADI公司也分別推出了與 8051兼容的高集成度的 AT89S8252和 ADuC812 CISC指令集微控制器。 微控制器（微控制器（ MCU））表 91 AT90S853 AT89S8252及 ADuC812性能對比性 能 AT90S8535 AT89S8252 ADuC812體系結(jié)構(gòu) 哈佛結(jié)構(gòu) 馮 諾依曼結(jié) 構(gòu)指令集 RISC CISC CISCSPI串行在線編程 √ √ √片內(nèi)程序存儲器 8K Bytes Flash 8K Bytes Flash 8K Bytes Flash片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 512 Bytes RAM 256 Bytes RAM 256 Bytes RAMFlash數(shù)據(jù)存儲器 512 Bytes Flash 2K Bytes Flash 640 Bytes Flash可編程存儲器鎖 √ √ — 微控制器（微控制器（ MCU））表 91 AT90S853 AT89S8252及 ADuC812性能對比 (續(xù) )性 能 AT90S8535 AT89S8252 ADuC812A/D轉(zhuǎn)換器 8 10bit ADC — 8 12bit ADCD/A轉(zhuǎn)換器 — — 2 12bit DACPWM 2 10bit PWM — —片內(nèi)看門狗定時(shí)器 √ √ √工作（累加）寄存器 32 8bit 1 8bit 1 8bit 微控制器（微控制器（ MCU））表 31 AT90S853 AT89S8252及 ADuC812性能對比 (續(xù) )性 能 AT90S8535 AT89S8252 ADuC812上電復(fù)位電路 √ √ √掉電標(biāo)志 — √ —與 8051指令兼容性 — √ √低功耗設(shè)計(jì) √ √ √片內(nèi)模擬比較器 √ — —閑置與休眠模式 √ √ √串行通信口 SPI、 UART SPI、 UART SPI/I2C、 UART封裝形式 PDIP、 PLCC、TQFPPDIP、 PLCC、TQFP PQFP 微控制器（微控制器（ MCU）） 高速嵌入式 AVR系列微控制器所具有的獨(dú)特性能，得到國內(nèi)外科技界和工業(yè)界的認(rèn)可，被廣泛應(yīng)用到高科技含量的產(chǎn)品中。因而，原有的 MCS51微控制器的硬件電路很容易用 AVR微控制器所取代，同時(shí)可以增加許多新功能 。 微控制器（微控制器（ MCU））表 92 MCS51微控制器與 AVR微控制器的替換表 MCS51微控制器 AVR微控制器 程序存儲器 /KB89C1051 AT90S1200 189C2051 AT90S2313 28751/89C51 AT90S4414 48752/89C52 AT90S8515 88XC504/8XC524 ATmega161 16 微控制器（微控制器（ MCU）） 以下主要簡單介紹 ATMEL公司生產(chǎn)的 AVR微控制器的特點(diǎn)及其開發(fā)工具。 AVR系列微控制器具有多種開發(fā)工具，這里只簡單介紹美國原裝 AVR實(shí)時(shí)在線仿真器 ICE200。自從第一個(gè)微 處 理器 問 世以來， 處 理器技 術(shù)水平得到了十分迅速的 發(fā) 展，而快速傅立葉 變換 等 實(shí)用算法的提出促 進(jìn) 了 專門實(shí)現(xiàn) 數(shù)字信號 處 理的一 類 微處 理器的分化和 發(fā) 展。目前 這類 DSP仍在廣泛使用，但代之以更先 進(jìn)的 ADSP21XX、 TMS320C25/C5X/C2XX/C24X/C54X等型號。 32bit浮點(diǎn) DSP拓展了數(shù)據(jù) 動態(tài)范 圍 ，達(dá)到 1536 dB。 DSP并行技 術(shù) 的主流是向片外 /片 間 并行 發(fā) 展，因 為這 種并行可以不受限制地 擴(kuò) 大并行 規(guī) 模。因而廣泛 應(yīng) 用于高性能的數(shù)字信號 處 理、 軍 事如雷達(dá)和聲 納 信號 處 理、雷達(dá)成像、 導(dǎo)彈 制 導(dǎo) 、火控系 統(tǒng) 、全球定位 GPS、目 標(biāo) 搜索跟蹤及宇宙 飛 船等尖端科技中。 諾 依曼 結(jié) 構(gòu)具有更高的指令 執(zhí) 行速度； ② DSP大多采用流水 線 技 術(shù) ，從而在不提高 時(shí)鐘頻 率的條件下減少了每條指令的 執(zhí) 行 時(shí)間 ；