正弦脈寬調(diào)制(spwm)控制-閱讀頁
2025-07-22 14:49本頁面
【正文】 31給出了一個(gè)系統(tǒng)的頻段和載波比的分配，以資參考。由圖可見，在輸出頻率f1的不同頻段內(nèi)用不同的n值進(jìn)行同步調(diào)制，使各頻段開關(guān)頻率的變化范圍基本一致，以適應(yīng)功率開關(guān)器件對開關(guān)頻率的限制?，F(xiàn)取輸出頻率上限為62hz，則第一段載波比為取n為3的整數(shù)倍數(shù)，則n1=90，修正后，若取 ，計(jì)算后得取整數(shù)，則 f1min=41hz,ftmin=4190=3690hz。分段同步調(diào)制雖然比較麻煩，但在微電子技術(shù)迅速發(fā)展的今天，這種調(diào)制方式是很容易實(shí)現(xiàn)的。原始的spwm是由模擬控制實(shí)現(xiàn)的。三相對稱的參考正弦電壓調(diào)制信號ura、urb、urc由參考信號發(fā)生器提供，其頻率和幅值都可調(diào)。它分別與每相調(diào)制信號進(jìn)行比較，給出“正” 的飽和輸出或“零”輸出，產(chǎn)生spwm脈沖波序列uda、udb、udc，作為變壓變頻器功率開關(guān)器件的驅(qū)動信號。圖37 spwm變壓變頻器的模擬控制電路目前常用的spwm控制方法是數(shù)字控制。下面介紹幾種常用的方法。在圖中截取了任意一段正弦調(diào)制波與三角載波的相交情況。圖37spwm變壓變頻器的模擬控制電路tc為三角載波的周期；t1為在tc時(shí)間段內(nèi)在脈沖發(fā)生以前(即a點(diǎn)以前)的間歇時(shí)間；t2為ab之間的脈寬時(shí)間；t3為在tc時(shí)間段以內(nèi)b點(diǎn)以后的間歇時(shí)間。圖38 生成spwm波形的自然采樣法若以單位1代表三角載波的幅值utm，則正弦調(diào)制波的幅值urm就表示調(diào)制度m，正弦調(diào)制波可寫作ur=msinω1t式中，ω1是調(diào)制頻率，也就是變壓變頻器的輸出頻率由于a、b兩點(diǎn)對三角載波的中心線并不對稱，須把脈寬時(shí)間t2分成t`2和t``2兩部分(見圖38)。因此，自然采樣法雖能確切反映正弦脈寬調(diào)制的原始方法，計(jì)算結(jié)果正確，卻不適于微機(jī)實(shí)時(shí)控制。工程上實(shí)用的方法要求算法簡單，只要誤差不大，允許作一些近似處理。規(guī)則采樣法的出發(fā)點(diǎn)是設(shè)法在三角載波的特定時(shí)刻處確定正弦調(diào)制波的采樣電壓值，使脈沖的起始和終了時(shí)刻對稱，這樣就比較容易計(jì)算求出對應(yīng)于每一個(gè)spwm波的采樣時(shí)刻。在三角載波上由ure水平線截得a、b兩點(diǎn)，以此確定了脈寬時(shí)間t2。需要指出的是，上述規(guī)則采樣法所得spwm波形的起始時(shí)刻、終了時(shí)刻以及脈寬大小都不如自然采樣法準(zhǔn)確，脈沖起始時(shí)刻a點(diǎn)比自然采樣法提前了，終了時(shí)刻b點(diǎn)也提前了，雖然兩者提前的時(shí)間不盡相同，但終究相互之間有了一些補(bǔ)償，對脈沖寬度的影響不大，所造成的誤差是工程上能夠允許的，畢竟規(guī)則采樣法的算法簡單多了。只要載波比足夠大，不同的階梯波都很逼近正弦波，所造成的誤差可以忽略不計(jì)。例如采樣值應(yīng)依次為 msinω1te，msin(ω1te+tc)， msin(ω1te+2tc），………，因而脈寬時(shí)間和間歇時(shí)間都可以很容易計(jì)算出來。三相正弦調(diào)制波在時(shí)間上互差2π/3，而三角載波是共用的，這樣就可在同一個(gè)三角載波周期內(nèi)獲得圖310所示的三相spwm脈沖波形。在數(shù)字控制中，一般可以離線先在計(jì)算機(jī)上算出不同ω1與m時(shí)的脈寬時(shí)間t2或 后，寫入eprom，然后由調(diào)速系統(tǒng)的微機(jī)通過查表和加減法運(yùn)算求出各相脈寬時(shí)間和間歇時(shí)間，這就是查表法。按查表法或?qū)崟r(shí)計(jì)算法所得的脈沖數(shù)據(jù)都送入定時(shí)器，利用定時(shí)中斷向接口電路送出相應(yīng)的高、低電平，以實(shí)時(shí)產(chǎn)生spwm波形的一系列脈沖。對于閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行中調(diào)制度m值須隨時(shí)被反饋控制調(diào)節(jié)，所以用實(shí)時(shí)計(jì)算法更為宜。特別是在高頻電力電子器件的應(yīng)用以及在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，完全依靠軟件生成spwm波形的方法實(shí)際上很難適應(yīng)其要求。近來更出現(xiàn)了多種用于電動機(jī)調(diào)速控制的專用單片微處理器，如intel公司的8xc196mc系列、tl公司的tms320系列、日立公司的sh7000系列等。由于這些功能的支持，所以上述微處理器能方便地用于開發(fā)基于pwm控制技術(shù)的電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，微處理器除能產(chǎn)生可調(diào)頻率的pwm控制信號外，還能完成必需的保護(hù)、控制等功能。
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