ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ
．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．１８．０２３三相电压型ＰＷＭ整流器双开关表直接功率控制策略
黄晶晶１，张爱民２，陈晓菊１，张 杭１，王建华１
（１．西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市７１００４９；２．西安交通大学电子与信息工程学院，陕西省西安市７１００４９
）摘要：首先，提出了一种直接功率控制改进策略，用以解决三相电压型脉冲宽度调制整流器采用传
统直接功率控制时存在的扇区判断算法复杂和无功功率周期性波动问题。该改进策略设置２个开关表，对无功功率误差进行判断，并根据误差大小选择不同的开关表。然后，对所提出的扇区判断方法进行了分析，该方法避免了复杂的坐标变换和反正切函数运算；给出了２个开关表的选择原
则，即分别以最大限度地降低开关损耗和提高无功功率响应速度为原则。最后，通过ＭＡＴＬＡＢ
／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真与传统直接功率控制进行对比。仿真结果表明，
该改进策略不仅取得了更低的交流侧电流谐波总畸变率，同时有功功率、无功功率到达稳态的时间也提前近３８．５％。关键词：三相整流器；脉冲宽度调制；电压源型变换器；直接功率控制；谐波总畸变率；双开关表
收稿日期：２０１１－０７－２７；修回日期：２０１２－０２－２３。国家自然科学基金资助项目（５１１７７１２６
）。０ 引言
三相电压型脉冲宽度调制（ＰＷＭ）整流器的产生、发展与目前电力电子技术的发展有着密切的联系。三相电压型ＰＷＭ整流器因其直流侧电压稳定、
功率因数可控等优点，应用场合十分广泛，如有源电力滤波、统一潮流控制、超导储能、电气传动、新型不间断电源，以及太阳能、风能等可再生能源的并网发电等，这些应用技术的研究，又进一步促进了三
相电压型ＰＷＭ整流器的发展［
１－
３］。三相电压型ＰＷＭ整流器主要有两大控制目标：
一是稳定整流器的输出电压；
二是实现整流器的输入电压与输入电流同相位。为了实现上述控制目标，三相电压型
ＰＷＭ整流器控制系统通常采用双闭环控制，外环以输出直流电压作为控制变量，内环以整流器交流
侧电流或者整流器与电网所交换的瞬时有功功率、无功功率作为控制变量（即电流控制或者直接功率
控制（ＤＰＣ））。由于ＤＰＣ系统与直接电流控制相比，具有算法和系统结构更简单、动态性能更好、不
受坐标变换影响等优点，因而逐渐成为国内外学者
研究的热点［
４－
７］。目前，国内外学者对基于整流器ＤＰＣ策略的研究开发多采用一个开关表，并针对传统开关表［８］
存在无功功率调节不稳定的问题，提出了优化后的开关表［
９］
。但优化后的开关表又引入有功调节能力差、开关损耗高等问题。为了解决一个开关表存在
的不足，文献［１０
］提出了交替采用有功功率表和无功功率表的双开关表控制方式，使系统性能得到了有效提高，
但是无法同时兼顾有功调节和无功调节，开关损耗偏高。与此同时，在现有ＤＰＣ系统中［１１］
，电源电压相量所在扇区的确定不仅需要复杂的坐标
变换，还引入了反正切函数法，计算量大，算法复杂。针对上述问题，本文提出一种改进的双开关表控制策略，该策略对无功功率偏差进行判断，并根据判断结果选择使用开关表Ⅰ或者开关表Ⅱ，
其中开关表Ⅰ中开关状态的选择以最大限度地降低开关损耗为原则，开关表Ⅱ中开关状态的选择以快速无功功率调节为原则。同时，提出了一种电源电压相量所
在扇区的确定方法。通过ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真与传统ＤＰＣ控制进行对比，
进一步验证了改进型双开关表控制策略的可行性与优越性。
１ 三相电压型ＰＷＭ整流器传统ＤＰＣ系统
１．１ 三相电压型ＰＷＭ整流器数学模型
三相电压型ＰＷＭ整流器主电路如图１所示
。
图１ 三相电压型ＰＷＭ整流器主电路
Ｆｉｇ．１ Ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇ
ｅ ｓｏｕｒｃｅＰＷＭ
ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ—
８２１—第３６卷 第１８期２０１２年９月２５
日Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．１８
Ｓｅｐ
ｔ．２５，２０１２
图中：ｅｋ为交流侧相电压，其中ｋ取ａ，ｂ，ｃ；ｕｋ
为整流器侧输入相电压；ｉｋ为整流器输入相电流，其参考方向如图中箭头所示；Ｓｋ为整流器开关函数，Ｓｋ＝１表示开关管上桥臂导通、下桥臂关断，Ｓｋ＝０表示开关管上桥臂关断、下桥臂导通；Ｌ为滤波电感；Ｒ为桥路等效电阻；Ｃ为直流侧电容；ＲＬ为直流侧负载；Ｕｄｃ为直流侧电容电压；ｉｄｃ为整流器输出电流；ｉＬ为负载电流。
对于图１所示系统，可以得到其电压方程为：Ｌｄｉｋ
ｄｔ
＝ｅｋ－Ｒｉｋ－ｕｋ
Ｃ
ｄＵｄｃｄｔ＝ｉｄｃ－Ｕｄｃ
ＲＬ
＝Ｓａｉａ＋Ｓｂｉｂ＋Ｓｃｉｃ－ｉＬ
Ｐ＝ｅａｉａ＋ｅｂｉｂ＋ｅｃｉｃ
Ｑ＝
１槡
３［（ｅａ－ｅｂ）ｉｃ＋（ｅｂ－ｅｃ）ｉａ＋（ｅｃ－ｅａ）ｉｂ］ｕｋ＝ＳｋＵｄｃ＋Ｕ烅烄烆
ＮＯ（１
）式中：Ｐ和Ｑ分别为瞬时有功功率和无功功率；ＵＮＯ为Ｎ点与Ｏ点间电压。
对于三相对称系统，ＵＮＯ＝０，故ｕｋ＝ＳｋＵｄｃ。遵循功率不变原则和瞬时功率理论，可以得到整流器
在ｄｑ同步旋转坐标系下的数学模型［１２］为：
Ｌｄｄｔｉｄｉ［］ｑ＝ｅｄｅ［］ｑ－Ｒｉｄｉ［］ｑ－ｕｄｕ［］ｑ
＋
ωＬｉｑ－ωＬｉ［］
ｄＣｄＵｄｃ
ｄｔ
＝Ｓｄｉｄ＋Ｓｑｉｑ－
ｉＬｕｄ＝ＳｄＵｄｃ
ｕｑ＝ＳｑＵ烅
烄烆
ｄｃ（２
）式中：Ｓｄ和Ｓｑ分别为Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ在ｄｑ同步旋转坐标轴上的投影；ω为角频率。在ｄｑ坐标系下，假设ｄ轴与交流侧电压合成相量ｕ·ｓ方向重合，即ｅｄ＝｜ｕ·ｓ｜，ｅｑ＝０，则有Ｐ＝ｅｄｉｄ
Ｑ＝－ｅｄｉ｛
ｑ
（３
）由式（２）和式（３）可见，对ｕｄ和ｕｑ进行控制可
以实现对ｉｄ和ｉｑ的控制。同时，调节ｉｄ可以实现对有功功率Ｐ的调节，调节ｉｑ可以实现对无功功率
Ｑ的调节，其中ｉｄ的变化方向与Ｐ的变化方向一
致，ｉｑ的变化方向与Ｑ变化方向相反。综上所述，通过控制ｕｄ和ｕｑ就可以实现对有功功率Ｐ和无功功率Ｑ的控制。
１．２ 传统ＤＰＣ系统
三相电压型整流器电压定向ＤＰＣ（ＶＯ－ＤＰＣ）
系统如图２所示［１１］
，其采用直流电压外环、功率内环
的控制结构
。
图２ 传统ＤＰＣ控制系统
Ｆｉｇ．２ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ＤＰＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙ
ｓｔｅｍ图２中，检测到的直流电压与直流侧电压期望
值Ｕ＊
ｄｃ的差值通过比例—积分（ＰＩ）调节器输出电流信号，
该电流信号与检测到的直流电压的乘积即为有功功率期望值Ｐ＊。为实现系统单位功率因数控制，无功功率期望值Ｑ＊＝０。在三相对称系统中，
ｉｃ＝－ｉａ－ｉｂ，ｅｃ＝－ｅａ－ｅｂ，所以根据检测到的瞬时电压ｅａ和ｅｂ、瞬时电流ｉａ和ｉｂ，
就可以利用式（１）得到Ｐ和Ｑ，之后分别与Ｐ＊和Ｑ＊进行比较，将差值送入滞环比较器，输出开关信号Ｓｐ和Ｓｑ。
本文提出一种判断电源电压相量ｕ·
ｓ所在扇区
的方法，该方法直接根据检测到的瞬时相电压ｅａ和
ｅｂ，就可以准确地判断扇区位置θｉ。开关表根据输
入信号Ｓｐ，Ｓｑ和
θｉ判断驱动主电路的各开关状态，传统开关表如表１所示。表中：１表示增加有功／无功功率；０表示减少有功／无功功率。
表１ 传统开关表
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ｔａｂｌｅＳｐＳｑθ
１θ２θ３θ４θ５θ６θ７θ８θ９θ１０θ１１θ１２
１ ０ ｕ·６
ｕ·
７
ｕ·
１
ｕ·
０
ｕ·
２
ｕ·
７
ｕ·
３
ｕ·
０
ｕ·
４
ｕ·
７
ｕ·
５
ｕ·
０１ １ ｕ·７ｕ·７ｕ·０ｕ·０ｕ·７ｕ·７ｕ·０ｕ·０ｕ·７ｕ·７ｕ·
０
ｕ·００
０ｕ·６ｕ·１ｕ·１ｕ·２ｕ·２ｕ·３ｕ·３ｕ·４ｕ·４ｕ·５ｕ·
５
ｕ·６０ １ ｕ·１ｕ·２ｕ·２ｕ·３ｕ·３ｕ·４ｕ·４ｕ·５ｕ·５ｕ·６ｕ·
６
ｕ·１
按照图２所示控制系统在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ下建立三相电压型ＰＷＭ整流器的仿真模型，其有功功率控制效果较好，但是无功功率周期性波动。这是由于传统的ＶＯ－ＤＰＣ开关表使用了很多零开关相量，零开关相量能够增加有功功率，所以对有功功率调节较好，但是零开关相量对无功功率的调节能力弱且方向不确定，故导致了无功功率周期性波动。同时，较多地使用零开关相量能够有效降低开关频率，这是传统开关表的一种优势。所以本文提出一种ＶＯ－ＤＰＣ改进策略，既可以保持传统开关表控制时开关损耗低、有功功率调节较好的优点，又可以有效地避免无功功率周期性波动的问题。
—
９２１—·研制与开发· 黄晶晶，等 三相电压型ＰＷＭ整流器双开关表直接功率控制策略
２ 改进型ＤＰＣ系统
２．１ 电源电压相量ｕ·
ｓ扇区判断新方法
传统电源电压相量ｕ·
ｓ空间位置的确定，多根据检测到的三相电压信号经过３／２坐标变换到两相静止α／β坐标下，
然后利用反正切函数求出θｉ＝ａｒｃｔａｎ（ｅβ／ｅ
α），进而确定ｕ·
ｓ空间位置。该方法不仅需要坐标变换，
还需要反正切函数运算，计算量大，算法复杂。因此，本文提出一种判断电源电压相量
ｕ·ｓ
所在扇区θｉ的方法，只需要根据检测到的电压ｅａ
和ｅｂ（
如图３所示），通过判断其与相电压峰值Ｕｍ的关系，就可以得知ｕ·
ｓ空间位置。
图３ 交流侧相电压
Ｆｉｇ．３ Ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ ａｔ ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ
ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｄｅ图３中，将扇区划分为１２个区域，当ｅａ≥
０且ｅｂ≤０时，θｉ所在扇区可能为（θ１１，θ１２，θ１，θ２）
。为了便于判断，将扇区进一步划分为２个部分：θｉ∈［２ｋπ，２ｋπ＋２π／６］和θｉ∈（２ｋπ＋２π／６，２ｋπ＋４π／６］（ｋ＝０，１，…）。当θｉ∈［
２ｋπ，２ｋπ＋２π／６］时，如果ｅａ－ｅｂ≤１．５Ｕｍ，则θｉ∈θ１１，否则θｉ∈θ１２。当θｉ∈
（２ｋπ＋２π／６，２ｋπ＋４π／６］时，如果ｅａ－ｅｂ≤１．５Ｕｍ，则θｉ∈θ２，否则θｉ∈θ１。依此类推，总结出具体的扇区划分方法，如表２所示。在本文所提出的ＤＰＣ改
进策略中，直接根据表２方法确定电源电压相量ｕ·
ｓ所在扇区。
表２ 电源电压相量ｕ·
ｓ扇区划分
Ｔａｂｌｅ ２ Ｓｅｃｔｏｒ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ－ｓｏｕｒｃｅ ｖｏｌｔａｇ
ｅ ｖｅｃｔｏｒ电压判断情况扇区
ｅａ≥０，ｅｂ≤
０ｅａ＋ｅｂ≤
０ｅａ－ｅｂ≤１．５Ｕｍθ１１ｅａ－ｅｂ＞１．５Ｕｍθ１２ｅａ＋ｅｂ＞
０ｅａ－ｅｂ＞１．５Ｕｍθ１ｅａ－ｅｂ≤１．５Ｕｍθ２ｅａ≥０，ｅｂ＞
０ｅａ－ｅｂ≥０θ３ｅａ－ｅｂ＜
０θ４ｅａ＜０，ｅｂ＞
０ｅａ＋ｅｂ＞
０ｅｂ－ｅａ＜１．５Ｕｍθ５ｅｂ－ｅａ≥１．５Ｕｍθ６ｅａ＋ｅｂ＜
０ｅｂ－ｅａ≥１．５Ｕｍθ７ｅｂ－ｅａ＜１．５Ｕｍθ８ｅａ＜０，ｅｂ≤
０ｅａ－ｅｂ＜０θ９ｅａ－ｅｂ≥
０θ１０
２．２ 双开关表设计方法
针对传统开关表Ⅰ容易造成无功功率误差不能被限制在滞环环宽范围内（周期性波动）的问题，本文提出一种改进型ＤＰＣ双开关表选择方法，设置无功功率的偏差阈值为Ｍ，
对无功功率偏差进行判断，如果无功功率偏差较小（｜ΔＱ｜＜Ｍ），则采用传统的开关表Ⅰ，这样可以减小系统开关损耗；如果无
功功率偏差较大（｜ΔＱ｜≥Ｍ），则采用对无功功率调节能力较强的开关表Ⅱ，使无功功率快速地被限制
在滞环环宽内。该改进策略既保持了传统开关表Ⅰ开关损耗低的优点，同时也有效地克服了传统ＤＰＣ系统单独使用开关表Ⅰ引发无功功率周期性波动的问题。系统原理如图４所示
。
图４ 改进型ＤＰＣ系统
Ｆｉｇ．４ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＤＰＣ ｓｙ
ｓｔｅｍ为了简化分析，忽略一些相对较小的量，由
式（２
）可以进一步得到：Ｌｄｄｔｉｄｉ［］ｑ＝
ｅｄ－ｕｄ－ｕ［］
ｑ
Ｌｄｄ
ｔｉ·＝ｕ·ｓ－ｕ·
烅烄烆ｒ
（４）式中：ｕ·
ｒ为开关相量，
其合适与否直接关系到整个系统的特性。假设电源电压相量ｕ·
ｓ经判断后，
得知其位于扇区θ１。如采用开关相量ｕ·６，则ｕ·ｓ－
ｕ·６（即Ｌｄｉ·
／ｄｔ
）的方向如图５所示。图５ ＤＰＣ系统空间相量
Ｆｉｇ．５ Ｓｐａｃｅ ｖｅｃｔｏｒ ｏｆ ＤＰＣ ｓｙ
ｓｔｅｍ—
０３１—２０１２，３６（１８
）
由式（３）与式（４）可知，此时的Ｌｄｉｄ
／ｄｔ为ｄ轴正方向且值很小，即有功功率增加很缓慢，Ｌｄｉｑ
／ｄｔ在ｑ轴正方向且值偏大，即无功功率减小比较快。由于开关表Ⅰ中零开关相量偏多，所以开关表Ⅱ中不再使用零开关相量，可以得到在扇区θ１其他非零
开关相量ｕ·
ｒ对功率变化的影响强度，
如表３所示。表中：“＋”代表增加的强度，“＋”
越多表示增加越快；“－”代表减小的强度，“－”
越多表示减小越快。表３ 扇区θ１中不同开关相量对功率变化的影响强度
Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｆｆｅｃｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ｖｅｃｔｏｒｓｉｎ ｓｅｃｔｏｒθ１
功率
ｕ·
１
ｕ·
２
ｕ·
３
ｕ·
４
ｕ·
５
ｕ·
６
Ｐ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋
＋＋＋＋Ｑ
＋
＋＋＋
＋＋
－
－－－
－－
由表３可以看出：在扇区θ１中，
ｕ·１至ｕ·
３可以用来增加无功功率，ｕ·４至ｕ·
６可以用来减小无功功率，所以ｕ·ｒ对无功功率的调节能力是对称的；ｕ·１可以用来减小有功功率，ｕ·２至ｕ·６可以用来增加有功功
率，所以ｕ·
ｒ对有功功率的调节能力是不对称的，其中ｕ·４增加有功功率的能力最强。假设Ｓｐ＝１，Ｓｑ＝０，
即需要增加有功功率并减小无功功率，则满足要求的有ｕ·４，
ｕ·５和ｕ·
６，由于开关表Ⅱ中开关相量的选择以有效的无功功率调节为原则，
所以选择开关相量ｕ·
５。其他扇区情况以此类推，
最后得到快速无功功率调节的开关表Ⅱ，
如表４所示。表４ 开关表Ⅱ
Ｔａｂｌｅ ４ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ｔａｂｌｅⅡＳｐＳｑθ
１θ２
θ３
θ４
θ５
θ６
θ７
θ８
θ９θ１０θ１１θ１２
１ ０ ｕ·
５
ｕ·
５
ｕ·
６
ｕ·
６
ｕ·
１
ｕ·
１
ｕ·
２
ｕ·
２
ｕ·３ｕ·３ｕ·４ｕ·
４
１ １ ｕ·２ｕ·２ｕ·３ｕ·３ｕ·４ｕ·４ｕ·５ｕ·５ｕ·６ｕ·６ｕ·１ｕ·
１
０
０ｕ·６ｕ·１ｕ·１ｕ·２ｕ·２ｕ·３ｕ·３ｕ·４ｕ·４ｕ·５ｕ·５ｕ·
６
０ １ ｕ·１ｕ·２ｕ·２ｕ·３ｕ·３ｕ·４ｕ·４ｕ·５ｕ·５ｕ·６ｕ·６ｕ·
１
３ 仿真对比
在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ下建立三相电压型
ＰＷＭ整流器主电路，
其具体参数为：交流侧相电压峰值Ｕｍ＝２００Ｖ，交流侧相电压频率ｆ＝５０Ｈｚ，桥路等效电阻Ｒ＝０．５Ω，滤波电感Ｌ＝５ｍＨ，直流侧负载ＲＬ＝４０Ω，直流侧电容Ｃ＝４ ７００μＦ，Ｍ＝２７０。电压环ＰＩ参数为：比例系数Ｋｐ＝１．５，
积分系数Ｋｉ＝１．５５。仿真结果如图６所示
。
图６ 仿真结果
Ｆｉｇ
．６ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ 图６
（ａ）为采用所提出扇区判断方法的仿真结果，验证了表２中所推导结论的正确性。图６（ｂ）
为系统在整流和逆变状态下交流侧ａ相电压电流波形，整流时电压电流同相位，逆变时交流侧电压电流
—
１３１—·研制与开发· 黄晶晶，等 三相电压型ＰＷＭ整流器双开关表直接功率控制策略
反相位，之后的分析以整流状态为例。给定直流侧参
考电压Ｕ＊
ｄｃ＝
５００Ｖ，即参考有功功率Ｐ＊＝７ ２００Ｗ。采用图２所示的传统ＤＰＣ，有功功率和无功功率波形如图６（ｃ）所示，有功功率到达稳态的时间为０．０６５ｓ
，而无功功率周期性波动。交流侧电流谐波总畸变率（ＴＨＤ）为４．９５％（图６（ｄ））。采用图４所示的改进型ＤＰＣ策略时，有功功率和无功功率到达稳态时间为０．０４ｓ（图６（ｅ）），仅为传统ＤＰＣ系统的６１．５％，
解决了无功功率周期性波动问题；交流侧电流ＴＨＤ降低至传统控制的３６．６％左右（图６（ｆ）），电流质量明显提高。为进一步验证改进型ＤＰＣ策
略的动态特性，假设直流侧电压初始参考值Ｕ＊
ｄｃ＝４００Ｖ，当ｔ＞０．１ｓ后，Ｕ＊
ｄｃ＝
５００Ｖ。直流侧电压、交流侧电流的动态响应分别如图６（ｇ
）和图６（ｈ）所示。显而易见，改进型ＤＰＣ下的电压、电流响应速度较快，波形质量也相对较好。
４ 结语
本文所提出的改进型ＤＰＣ系统，根据各开关相量的不同作用，选择了有利于避免传统ＤＰＣ策略中无功功率周期性波动等问题的开关表；利用文中开关表的设计方法，可以根据实际系统有功功率、无功功率以及开关损耗等不同需求来构造最佳的开关表。同时，文中给出了一种扇区判断方法，避免了复杂的坐标变换，算法简单，更利于工程应用。
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黄晶晶（１９８６—），女，通信作者，博士研究生，主要研究方向：电力电子与智能控制技术。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｊｊ７７５９＠１６３．ｃｏｍ
张爱民（１９６２—），女，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：智能检测与智能控制。
陈晓菊（１９７２—），女，博士研究生，主要研究方向：电力电子技术。
—
２３１—２０１２，３６（１８
）
Ａ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
Ｔａｂｌｅ Ｂａｓｅｄ Ｄｉｒｅｃｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒ Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ Ｖｏｌｔａｇ
ｅ Ｓｏｕｒｃｅ ＰＷＭ ＲｅｃｔｉｆｉｅｒｓＨＵＡＮＧ Ｊｉｎｇｊｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧ Ａｉｍｉｎ２，ＣＨＥＮ Ｘｉａｏｊｕ１，ＺＨＡＮＧ Ｈａｎｇ１，
ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｈｕａ１
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＰＣ）ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ
ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｓｅｃｔｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｙｃｌｉｃａｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ＤＰＣ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｎ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｏｕｒｃｅｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷＭ）ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓ．Ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｔｒａｔｅｇｙ ａｄｏｐｔｓ ｔｗｏ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ｔａｂｌｅｓ ａｎｄ ｃｈｏｏｓｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｎｅｓ ｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｅｒｒｏｒｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｎｅｗ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ｓｅｃｔｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｉｍｉｎｇ ａｔ ａｖｏｉｄｉｎｇ
ｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｉｅｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ
ｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔａｂｌｅｓ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ｌｏｓｓｅｓ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｕｎｄｅｒ ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｏ ｃｏｍｐ
ａｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ＤＰＣ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｔｒａｔｅｇｙ
ｈａｓ ｍｕｃｈ ｌｏｗｅｒ ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ（ＴＨＤ）ｒａｔｅ ａｔ ｔｈｅ ＡＣ ｓｉｄｅ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｂｏｔｈ ａｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒｓ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｉｓｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ
３８．５％ａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ．Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５１１７７１２６）．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷＭ）；ｖｏｌｔａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｄｉｒｅｃｔ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｈａｒｍｏｎｉｃｔｏｔａｌ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ（ＴＨＤ）ｒａｔｅ；ｄｏｕｂｌｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧ｔ
ａｂｌｅｓ（上接第１２１页 ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｆｒｏｍ ｐａｇ
ｅ １２１）［１３］ＣＨＡＲＮＥＳ Ａ，ＣＯＯＰＥＲ Ｗ Ｗ，ＦＥＲＧＵＳＯＮ Ｒ Ｏ．Ｏｐ
ｔｉｍａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｂｙ
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ｅｒａｔｉｖｅｇ
ａｍｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００９，２６（４）：３２－３７．张明晔（１９８４—）
，女，博士研究生，主要研究方向：电力系统无功电压控制与静态电压稳定。
郭庆来（１９７９—）
，男，博士，副教授，主要研究方向：调度自动化和无功电压优化控制。
孙宏斌（１９６９—）
，男，通信作者，教授，博士生导师，教育部长江学者特聘教授，主要研究方向：电网调度自动化和控
制。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｂ＠ｔｓｉｎｇ
ｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎＡ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｇａｍｅ Ｔｈｅｏｒｙ
Ｂａｓｅｄ Ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ ａｎｄ Ｉｔｓ ＳｏｌｕｔｉｏｎＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇｙｅ，ＧＵＯ Ｑｉｎｇｌａｉ，ＳＵＮ Ｈｏｎｇｂｉｎ，ＺＨＡＮＧ Ｂｏｍｉｎｇ，
ＷＵ Ｗｅｎｃｈｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｂｉｎ（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００８４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｌｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｕｒｉｎｇ
ｒｅａｃｔｉｖｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａ ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｐａｒｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ，ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｏｄｅｌ ｈａｓ ｔｈｅ ｓｙ
ｓｔｅｍｓｔａｔｉｃ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
ａｄｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｔｏ ｓｅｅｋ ｔｈｅｉｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｇａｍｅ ｔｈｅｏｒｙ．Ａｓ ｔｗｏ ｐｌａｙｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｍｅ，ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｙ ｓｉｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
ｓｉｄｅ ｄｅｃｉｄｅ ｏｎ ｔｈｅｉｒ ｇａｍｅｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ａｌｔｅｒｎａｔｅｌｙ
ｕｎｔｉｌ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｉｓ ａｔｔａｉｎｅｄ．Ｔｅｓｔｓ ｏｎ ａ ２－ｂｕｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ＩＥＥＥ ９－ｂｕｓ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ａｌｏｎｇ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（８６３Ｐｒｏｇｒａｍ）（Ｎｏ．２０１１ＡＡ０５Ａ１０１），Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５１１９０１０５），Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｕｎｄ
ｆｏｒＤｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄ Ｙｏｕｎｇ Ｓｃｈｏｌａｒｓ（Ｎｏ．５１０２５７２５），ａｎｄ Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．ＳＧＣＣ－ＭＰＬＧ０１７－２０１２）．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｓｔａｔｉｃ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ；ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｇａｍｅ—
３３１—·研制与开发· 黄晶晶，等 三相电压型ＰＷＭ整流器双开关表直接功率控制策略
三相PWM 整流器控制器设计 PWM 整流器能够实现整流器电网侧的电流为正弦，从而大大降低整流器对电网的谐波污染。PWM 整流器同时能够实现电网侧电流相位的控制，常见的有使得电网侧电流与电源电压同相位，从而实现单位功率因数控制，也可以根据需要使得电网侧电流相位超前或滞后对应的电源相电压，从而实现对电网的功率因数补偿。 三相PWM 整流器主电路和控制系统原理图如图1所示，其中A VR 为直流侧电压外环PI 调节器、ACR_d、ACR_q分别为具有解耦和电源电压补偿功能的dq 轴电流内环PI 调节器，PLL 为电源电压锁相环，SVPWM 为电压空间矢量运算器，Iabc to Idiq、Vabc to ValfaVbeta和Vdq to ValfaVbeta分别为三相静止坐标-两相旋转直角坐标变换、三相静止坐标-两相静止直角坐标变换和两相旋转直角坐标-两相静止直角坐标变换。 图1 基于空间矢量的三相PWM 整流器原理图
根据开关周期平均值概念、三相电压型PWM 整流器开关函数表等，可得到三相电压型PWM 整流器在dq 坐标下微分方程形式和等效电路形式的开关周期平均模型。经过dq 轴电流解耦和电源电压补偿的控制系统结构图如图2所示，其中小写的变量表示该变量的开关周期平均值，大写的变量表示该变量在工作点的值。 v dc d dc q 图2 基于dq 轴电流解耦和电源电压补偿的控制系统结构图 对解耦和电源电压补偿之后的dq 轴等效电路进行工作点附近的小信号分析，即可得到小信号下的传递函数如式(1、（2）和（3）所示，其中L 、R 分别为交流侧的滤波电感及其等效电阻，C 为直流侧滤波电容，Dd 为d 轴在工作点的占空比。 ~ i d (s αd (s ~ i q (s αq (s ~ v dc (s i d (s V dc (1
PWM调速的C语言程序编写 关于PWM的原理在上一篇文章中已经说的很详细了，现在就细说一下pwm C语言程序的编写。 C语言中PWM的编写有这么几种方法;一、用普通的I/O 口输出的PWM ，二、使用定时计数器编写，三、就是使用片内PWM了。 1 先说使用普通的I\O口编写PWM程序了。 使用I/O口输出PWM波形你必须首先明白PWM他的实质是：调制占空比，占空比就是波形中高电平的长度与整个波长的比值。我们写C语言的目的是写PWM波形的一个周期。在这个周期内高低电平的比值是可以改变的。这也就符合了PWM的原意脉宽调制。即高电平的宽度的调制。当然了PWM他也可用于改变频率，我们这里只先说他改变脉宽。 一旦我们的C语言程序写完那么他产生的PWM波形的频率就一定了。（也可写频率变化的PWM，难度有点大）一般我们控制使用1K到10K的PWM波进行控制。当然了你也可在要求不是很高的地方使用频率更低的PWM波。比如在飞思卡尔智能车比赛中我们学校使用的PWM波频率只有600HZ. 我们要改变一个PWM波周期内的高电平的宽度显然需要
将一个PWM波的周期分成单片机可以控制的N个小的周期，N的取值越大你的调速等级越高，但产生的PWM频率就越低。我们下面以实现100级调速为例编写PWM程序。 先写出程序再慢慢给大家分析 void pwm (uchar x,uint y) //X 为占空比 Y为函数使用时间 { uint i,j,a,b; for(i=y;i>0;i--) //定时外函数 { for(j=7;j>0;j--) //定时内函数 { for(a=y;a>0;a--) / /PWM波高电平宽度 { PORTA=0X01;
三相电压型PWM整流器及仿真
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
电力电子课程设计课程设计报告 题目：三相电压型PWM整流器与仿真 专业、班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015年 1 月 6 日 内容得分 1、三相桥式电路的基本原理（10分） 2、整流电路基本原理（10分） 3、pwm控制的基本原理（10分 4、三相电压型pwm整流电路仿真模型（30分） 5、结果分析（30分） 6、程序文件（10分） 总分
摘要：叙述了建立三相电压型PWM整流器的数学模型。在此基础上，使用功能强大的MATLAB软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。 关键词：整流器；PWM；simulink
目录 一任务书 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 设计内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (1) 二基础资料 (2) 2.1 三相桥式电路的基本原理 (2) 2.2 整流电路基本原理 (4) 2.3 pwm控制的基本原理 (6) 2.4 PWM整流器的发展现状 (6) 三设计内容 (8) 3.1 仿真模型 (8) 3.2 各个元件参数 (11) 3.3 仿真结果 (13) 3.4 结果分析 (15) 四总结 (15) 五参考文献 (15)
一任务书 1.1 题目 三相电压型PWM整流器仿真 1.2 设计内容及要求 设计三相电压型PWM整流器及其控制电路的主要参数，并使用MATLAB软件搭建其仿真模型并验证。 设计要求(pwm整流器仿真模型参数): (1)交流电源电压600V，60HZ (2)短路电容30MVA (3)外接负载500kVar，1MW (4)变压器变比 600/240V (5)0.05s前，直流负载200kw，直流电压500V，0.05s后，通过断路器并联一个相同大小的电阻。 1.3 报告要求 (1)叙述三相桥式电路的基本原理 (2)叙述整流电路基本原理 (3)叙述pwm控制的基本原理 (4)记录参数（截图） (5)记录仿真结果，分析滤波结果 (6)撰写设计报告 (7)提交程序源文件
三相电压源型PWM整流器 PI调节器参数整定的原理和方法 1引言 1.1 PID调节器简介 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。目前，在工业过程控制中，95%以上的控制回路具有PID结构。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的，其原理图如图1-1所示。 图1-1 PID控制系统原理图 PID控制器传递函数常见的表达式有以下两种： （1） ()i p d K G s K K s s =++ ，Kp代表比例增益，Ki代表积分增益，Kd代表微 分增益；
（2） 1 () p d i G s K T s T s =++ （也有表示成1 ()(1) p d i G s K T s T s =++），Kp代表比 例增益，Ti代表积分时间常数，Td代表微分时间常数。 这两种表达式并无本质区别，在不同的仿真软件和硬件电路中也都被广泛采用。 ?比例（P，Proportion）控制 比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系，能及时成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产 生，调节器立即产生控制作用，以减少偏差。当仅有比例控制时系统输 出存在稳态误差（Steady-state error）。 ?积分（I，Integral）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。 对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制 系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。 为了消除稳态误差，在控制中必须引入“积分项”。积分项对误差取决 于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小， 积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误 差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系 统在进入稳态后无稳态误差。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti， Ti越大，积分作用越弱，反之则越强。 ?微分（D，Differential）控制 在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现 振荡或者失稳。其原因是在于由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞 后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。 解决的办法是使抑制误差的作用“超前”，即在误差接近零时，抑制误 差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是 不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微 分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就
Pwm电机调速原理 对于电机的转速调整，我们是采用脉宽调制（PWM）办法，控制电机的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻碍输入电流和电压突变的能力，因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上，这样，改变在始能端PE2 和PD5 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了转速。 此电路中用微处理机来实现脉宽调制，通常的方法有两种： （1）用软件方式来实现，即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻 辑状态来产生脉宽调制信号，设置不同的延时时间得到不同的占空比。 （2）硬件实验自动产生PWM 信号，不占用CPU 处理的时间。 这就要用到ATMEGA8515L 的在PWM 模式下的计数器1，具体内容可参考相关书籍。 51单片机PWM程序 产生两个PWM，要求两个PWM波形占空都为80/256,两个波形之间要错开，不能同时为高电平！高电平之间相差48/256， PWM这个功能在PIC单片机上就有，但是如果你就要用51单片机的话，也是可以的，但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率，定时器T1来控制占空比：大致的的编程思路是这样的：T0定时器中断是让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1，而这个T1是让IO口输出低电平，这样改变定时器T0的初值就可以改变频率，改变定时器T1的初值就可以改变占空比。 *程序思路说明： * * * *关于频率和占空比的确定，对于12M晶振，假定PWM输出频率为1KHZ,这样定时中断次数* *设定为C=10，即0.01MS中断一次，则TH0=FF,TL0=F6;由于设定中断时间为0.01ms，这样* *可以设定占空比可从1-100变化。即0.01ms*100=1ms * ******************************************************************************/ #include
电力电子课程设计课程设计报告 题目：三相电压型PWM整流器与仿真专业、班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015年 1 月6 日
摘要：叙述了建立三相电压型PWM整流器的数学模型。在此基础上，使用功能强大的MATLAB软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。 关键词：整流器；PWM；simulink
目录 一任务书 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 设计内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (1) 二基础资料 (2) 2.1 三相桥式电路的基本原理 (2) 2.2 整流电路基本原理 (4) 2.3 pwm控制的基本原理 (6) 2.4 PWM整流器的发展现状 (6) 三设计内容 (8) 3.1 仿真模型 (8) 3.2 各个元件参数 (11) 3.3 仿真结果 (13) 3.4 结果分析 (15) 四总结 (15) 五参考文献 (15)
一任务书 1.1 题目 三相电压型PWM整流器仿真 1.2 设计内容及要求 设计三相电压型PWM整流器及其控制电路的主要参数，并使用MATLAB 软件搭建其仿真模型并验证。 设计要求(pwm整流器仿真模型参数): (1)交流电源电压600V，60HZ (2)短路电容30MVA (3)外接负载500kVar，1MW (4)变压器变比600/240V (5)0.05s前，直流负载200kw，直流电压500V，0.05s后，通过断路器并联一个相同大小的电阻。 1.3 报告要求 (1)叙述三相桥式电路的基本原理 (2)叙述整流电路基本原理 (3)叙述pwm控制的基本原理 (4)记录参数（截图） (5)记录仿真结果，分析滤波结果 (6)撰写设计报告 (7)提交程序源文件
PWM 电机驱动系统传导干扰机理分析 摘要：针对实际系统将电机系统的交流电源、整流环节、逆变环节、电机作为整体进行分析，为了分析方便将传导干扰分为共模干扰和差模干扰进行研究，分析了PWM电机驱动系统中存在的主要共模和差模干扰通道，由于传导干扰的路径和上下桥臂 IGBT的开通和关断有很大关系，因此分析了 IGBT不同的开关状态下的共模干扰和差模干扰的传播路径，三种不同的仿真结果得出一致的结论说明本文机理分析的正确性。 1．引言 由于PWM技术应用于电机驱动系统中，功率变换器采用MOSFET、IGBT、可关断晶闸管等开关器件。为了得到更好的电机系统控制性能指标，开关器件的工作频率就越来越高，在开关和关断的瞬间产生很大的电压和电流变化率，这就是强电磁干扰（EMI）产生的原因，远远超出了现在电磁兼容标准规定的答应值。产生的电磁干扰主要是以传导的形式进行传播的，机理分析是数学模型建立的基础，因此机理分析对于PWM电机驱动系统传导干扰的研究具有重要意义。 国内外有很多文献在这方面做了一定的研究，文献[1]针对IGBT的高du/dt 给电力电子装置带来的严重共模电磁干扰题目,深进分析了Buck电路的共模干扰。文献[2]以电路理论为基础，建立了单端正激式变换器中，由功率MOSFET的漏极与接地散热器之间寄生电容所形成的输进端共模干扰分析模型。这里就不逐一先容了，本文的机理分析将电机驱动系统作为一个整体来研究，这在文献中很少发现。
2．传导干扰机理分析 下面分三个部分来分析，首先先容所研究的实际系统的主电路，然后分析共模传导干扰的机理，最后分析差模干扰的机理。 2.1 PWM 驱动电机系统主电路 要研究的系统主电路原理图如图1 所示，现简单说明其工作原理。 三相交流电压经三相不可控整流桥整流产生直流电压Ud，经电容C 滤波后仍有微小的脉动，一般可近似以为其值不变。实际上Ud 上具有高频成分，由此产生了二极管上压降的波动。而二极管与散热片之间具有高频寄生电容，形成了共模电流流通的回路。后续章节会对其机理具体分析。直流电压经逆变器逆变后形成等效正弦波驱动感应电动机，逆变器采用正弦波脉宽调制（SPWM）技术。逆变器期看输出的波形为正弦波，以期看的正弦波作为调制波，以频率比调制波高得多的等腰三角波作为载波，当载波和调制波相交时，它们的交点作为逆变器开关
PWM调速程序 假设在硬件电路已经连接好后，要控制直流电机的转速可以通过在电机驱动电路的使能端输入一PWM波形。改变PWM波的脉宽（占空比）即可改变加在电机两端的有效电压，从而改变电机的转速。注意，此处的PWM波只是相当于电机供电电路开关的作用：高电平对应接通，低电平对应断开。 对于Atmega 16单片机，这里利用T/C1定时器中断来产生PWM波形。在ICC A VR 编译环境下，利用tool 菜单中的application builder生成一个简单的PWM波程序。这段程序以PA0作为PWM波的输出端口。利用T/C1定时器比较匹配和溢出产生两次中断来改变PA0的输出电平。具体过程为：计数器TCNT1从初始值开始不断计数，当发生比较匹配时，把PA0置为低电平，计数器继续计数，当发生溢出中断时，计数器回到初始设定值，并把PA0置为高电平。从而在PA0端口获得一稳定持续的PWM波形，在主程序中改变比较值，即可改变波形占空比，而频率不变。 //ICC-A VR application builder // Target : M16 // Crystal: 8.0000Mhz #include
三相电压型PWM 整流器建模及控制 摘要：本文通过基尔霍夫定律完成了对三相电压型PWM 整流器在三相静止对称坐标系下的数学建模。并通过MATLAB/SIMULINK 仿真工具对其数学模型进行了仿真验证，可以看出，仿真验证的结果证明了模型的准确性和可靠性。而后又介绍了一种直接电流控制方法即传统的双闭环PID 控制，并进行了仿真分析。 1 基于基尔霍夫定律对三相VSR 系统建模 三相电压型PWM 整流器的电路拓扑结构如图1-1所示。图中a u 、b u 、c u 为三相交流电源，L 和C 分别为滤波电感和滤波电容，R 是滤波电感的等效电阻， s R 是开关管的等效电阻。 记网侧三相交流电流分别为a i 、b i 、c i ，整流电流为dc i ，流过负载电阻的电流为L i ，负载两端电压为d c v 。 L e i O L 图1-1 三相电压型PWM 整流器电路图 针对三相VSR 一般数学模型的建立，通常作以下假设： (1) 电网电动势为三相平衡的正弦波电动势(a u ，b u ，c u )。 (2) 网侧滤波电感L 是线性的，且不考虑饱和。 (3) 功率开关管损耗以电阻s R 表示，即实际的功率开关管可由理想开关与损耗电阻s R 串联等效表示。 (4) 为描述VSR 能量的双向传输，三相VSR 其直流侧负载由L R 和直流电动势 L e 串联表示。当直流电动势0L e =时，三相 VSR 只能运行于整流模式；当L dc e v >时，三相VSR 既可运行于整流模式，又可运行于有源逆变模式；当L dc e v <时，三相VSR 则运行于整流模式。
为分析方便，定义单极性二值逻辑开关函数k s 为 10 k s ?=? ?上桥臂导通，下桥臂关断上桥臂关断，下桥臂导通 (,,)k a b c = (1-1) 将三相VSR 功率开关管损耗等效电阻s R 和交流滤波电感等效电阻l R 合并，记 s l R R R =+，采用基尔霍夫电压定律建立三相VSR a 相回路方程为 ()a a a aN N O di L R i u v v dt +=-+ (1-2) 当1S 导通而2S 关断时，1a s =，且aN dc v v =；当1S 关断而2S 导通时，开关函数0a s =，且0aN v =。由于aN dc a v v s =，上式可写成 ()a a a dc a N O di L R i u v s v dt +=-+ (1-3) 同理，可得b 相、c 相方程如下： ()b b b dc b N O di L R i u v s v dt +=-+ (1-4) () c c c dc c N O di L R i u v s v dt +=-+ (1-5) 考虑三相对称系统，则 a b c u u u ++= 0a b c i i i ++= (1-6) 故 ..3 dc NO k k a b c v v s ==- ∑ (1-7) 在图1-1中，任何瞬间总有三个开关管导通，其开关模式共有328=种，因此，直流侧电流dc i 可描述为 ()dc a a b c b b c a c c b a a b a b c i i s s s i s s s i s s s i i s s s =+++++ ()()()a c a c b b c b c a a b c a b c i i s s s i i s s s i i i s s s ++++++ a a b b c c i s i s i s =++ (1-8) 另外，对直流侧电容正极节点处应用基尔霍夫电流定律，得 dc dc L a a b b c c L dv v e C i s i s i s dt R -=++- (1-9) 则采用单极性二值逻辑开关函数描述的三相VSR 系统的一般数学模型表达式为：
直流电机调速资料汇总 一． 使用单片机来控制直流电机的变速，一般采用调节电枢电压的方式，通过单片机控制PWM1，PWM2,产生可变的脉冲，这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。 C语言代码： #include
} void beep(void) { uchar t; for(t=0;t<100;t++) { delay500us(); FMQ=!FMQ; //产生脉冲 } FMQ=1; //关闭蜂鸣器 delaynms(300); } void main(void) { TR0=0; //关闭定时器0 TMOD=0x01; //定时器0，工作方式1 TH0=(65526-100)/256; TL0=(65526-100)%256; //100us即0.01ms中断一次EA=1; //开总中断 ET0=1; //开定时器0中断 TR0=1; //启动定时器T0 ZKB1=50; //占空比初值设定 ZKB2=50; //占空比初值设定 while(1) { if(!K5) { delaynms(15); //消抖 if(!K5) //确定按键按下 { beep(); ZKB1++; //增加ZKB1 ZKB2=100-ZKB1; //相应的ZKB2就减少 } } if(!K6) { delaynms(15); //消抖 if(!K6) //确定按键按下 { beep();
下面介绍一下单片机PWM控制C语言实例，单片机PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。PWM—脉冲宽度调制,是一种周期一定而高低电平可调的方波信号。广泛使用电机调速的项目中，用了S52单片机的T2定时器产生PWM波信号，用于控制直流电机的转速，虽然电机的平均速度与占空比不是严格的线性关系，但是在调节占空比可以明显的看出电机转速发生了改变，也算是满足了课题的要求。下面复习一下PWM的知识吧： PWM—脉冲宽度调制,当输出脉冲的频率一定时，输出脉冲的占空比越大，相对应的输出有效电压越大。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。T1为脉冲宽度（就是导通时间），周期为T，则输出电压的平均值为U=VCC*T1/T=a*VCC，a是占空比，变化范围为0≤a≤1。VCC 为电源电压。所以当电源电压不变的情况下，输出电压的平均值U取决于占空比a的大小，改变a的大小就可以改变输出电压的平均值，这就是PWM的工作原理。采用T2定时器产生PWM脉冲极其精确，误差只在几个us。 // 单片机PWM控制C语言实例文件名: T2PWM.c // 单片机PWM控制C语言实例功能: 用T2定时器产生PWM波，频率实调1khz // 单片机PWM控制C语言实例说明: 单片机AT89S52，晶振12MHZ; #include "reg52.h" #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit PWM = P1^1; uchar pluse; //占空比寄存器 void Timer2() interrupt 5
//T0产生双路PWM信号，L298N为直流电机调速，接L298N时相应的管脚上最好接上10K的上拉电阻。 /* 晶振采用12M,产生的PWM的频率约为100Hz */ #include
用单片机控制直流电机的速度 直流调速器就是调节直流电动机速度的设备，上端和交流电源连接，下端和直流电动机连接，直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源，一路输入给直流电机砺磁（定子），一路输入给直流电机电枢（转子），直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时直流电动机给调速器一个反馈电流，调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况，必要时修正电枢电压输出，以此来再次调节电机的转速。 直流电机的调速方案一般有下列3种方式： ?1、改变电枢电压； ?2、改变激磁绕组电压； ?3、改变电枢回路电阻。 使用单片机来控制直流电机的变速，一般采用调节电枢电压的方式，通过单片机控制PWM1，PWM2,产生可变的脉冲，这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。根据公式 U=aVCC 其中：U为电枢电压；a为脉冲的占空比（0 电动机的电枢电压受单片机输出脉冲控制，实现了利用脉冲宽度调制技术（PWM）进行直流电机的变速。 因为在H桥电路中，只有PWM1与PWM2电平互为相反时电机才能驱动，也就是PWM1与PWM2同为高电平或同为低电平时，都不能工作，所以上图中的实际脉冲宽度为B， 我们把PWM波的周期定为1ms，占空比分100级可调（每级级差为10%），这样定时器T0每0.01ms产生一次定时中断，每100次后进入下一个PWM波的周期。上图中，占空比是60%，即输出脉冲的为0.6ms，断开脉冲为0.4ms，这样电枢电压为5*60%=3V。 我们讨论的是可以正转反转的，如果只按一个方向转，我们就只要把PWM1置为高电平或低电平，只改变另一个PWM2电平的脉冲变化即可，，如下图（Q4导通，Q3闭合，电机只能顺时针调整转动速度） PWM调速原理 PWM的原理： PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 1.PWM控制的基本原理 (1)理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 (2)面积等效原理： 分别将如图1所示 电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图a所示。其输出电流I(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图b所示。从波形可以看出，在I(t)的上升段，I(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各I(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应I(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。 图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 图3 用PWM波代替正弦半波 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。 PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。 PWM波形可等效的各种波形： 直流斩波电路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。 2. PWM相关概念 占空比：就是输出的PWM中，高电平保持的时间与该PWM的时钟周期的时间之比 如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1ms，就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是说PWM的占空比就是1：5。 #include "reg52.h" sbit control_signal=P0^0; sbit turn_left=P3^0; sbit turn_right=P3^1; unsigned char PWM_ON=15 ;//定义高电平时间 /******************************************************************/ /* 延时函数 */ /******************************************************************/ void delay(unsigned int cnt) { while(--cnt); } void display() { if(PWM_ON>=5&&PWM_ON<=7) P1=0xFD; //1灯亮，舵机接近或到达右转极限位置if(PWM_ON>7&&PWM_ON<=10) P1=0xFB; //2灯亮 if(PWM_ON>10&&PWM_ON<=13) P1=0xF7; //3灯亮 if(PWM_ON>13&&PWM_ON<=16) P1=0xEF; //4灯亮，舵机到达中间位置 if(PWM_ON>16&&PWM_ON<=19) P1=0xDF; //5灯亮 if(PWM_ON>19&&PWM_ON<=22) P1=0xBF; //6灯亮 if(PWM_ON>22&&PWM_ON<=25) P1=0x7F; //7灯亮，舵机接近或到达左转极限位置} /******************************************************************/ /* 主函数 */ /******************************************************************/ void main() { //bit Flag; TMOD |=0x01; //定时器设置 0.1ms in 11.0592M crystal TH0=(65536-78)/256; TL0=(65536-78)%256; //定时0.1mS ET0=1;//定时器中断打开 EA=1;//总中断 //IE= 0x82; //打开中断 TR0=1; // PWM_ON=15 //的取值范围是6-25 while(1) { if(turn_left==0) { delay(1000); if(turn_left==0) { while(!turn_left){} 分类号学号 M201071071 学校代码 10487 密级 硕士学位论文 三相电压型PWM整流器控制 学位申请人：万鹏 学科专业：电力电子与电力传动 指导教师：熊健副教授 答辩日期： 2013年1月6日 A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of Engineering Control of Three Phase Voltage Source PWM Rectifier Candidate : Wan Peng Major : Power Electronics and Electric Drive Supervisor: Prof. Xiong Jian Huazhong University of Science & Technology Wuhan 430074, P.R.China January, 2013 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在______年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名：指导教师签名： 日期：年月日日期：年月日 综合设计报告 单位：自动化学院 学生姓名： 专业：测控技术与仪器 班级：0820801 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2011 年12 月 重庆邮电大学自动化学院制 一、题目 直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求 设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理； 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入； 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等； 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机； 四、设计 1. 确定总体方案； 2. 画出系统结构图； 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路； 4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信； 5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告； 直流电机调速与控制 摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于51内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制，其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入，系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字：直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理 本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路；软件方面采用基于C语言的编程语言，能实现系统与上位机的通信，并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态，如开启、停止、正反转等。 单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器，该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令，同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等， 电力电子课程设计课程设计报告 题目三相电压型PWM整流器与仿真专业、班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015年 1 月6 日 摘要：叙述了建立三相电压型PWM 整流器的数学模型。在此基础上，使用功能强 -可编辑修改- 大的MATLAB 软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。关键词：整流器；PWM ；simulink -可编辑修改- 目录 一任务书 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 设计内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (1) 二基础资料 (2) 2.1 三相桥式电路的基本原理 (2) 2.2 整流电路基本原理 (6) 2.3 pwm 控制的基本原理 (9) 2.4 PWM 整流器的发展现状........................................ 1..0...三设计内容........................................................... 1..1 3.1 仿真模型...................................................... 1..1 3.2 各个元件参数.................................................. 1..5 3.3 仿真结果...................................................... 1..7 3.4 结果分析...................................................... 1..9 四总结............................................................... 2..0 五参考文献........................................................... 2..0 摘要：提出一个基于PWM控制的直流电机控制系统，从硬件电路和软件设计两方面进行系统设计，介绍了调速系统的整体设计思路、硬件电路和控制算法。下位机采用MPC82G516实现硬件PWM的输出，从而控制电机的电枢电压，并显示电机调速结果。上位机采用LABVIEW软件，实现实时跟踪与显示。最后对控制系统进行实验，并对数据进行分析，结果表明该系统调速时间短，稳定性能好，具有较好的控制效果。 随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。电机采用微处理器控制的电压、电流、转矩、转速、转角等，实现全数字直流调速，控制精度、可靠性、稳定性、电机的性能得到提高。目前，PWM 调速成为电机调速的新方式，并凭借开关频率高、低速运行稳定、动态 [1-6][5-6]性能优良、效率高等优点，在电机调速中被普遍运用。但很多文献提到的 PWM 信号，多采用软件 PWM调速，即通过单片机的中断实现，缺点是占系统资源，易受系统中断影响和干扰，造成系统不稳定。本文将针对这一点，设计一种基于硬件 PWM 控制，调速时间更短的电机调速系统，并具有较好的稳定性能。 一、电机控制系统的整体设计 1.1 系统整体设计原理图 系统整体设计如图1所示，主要原理框图包括：LCD显示、按盘输入、测速模块、PWM调速模块四部分。电路原理图如图2所示： 图 1 图2 1.2 PWM信号 PWM信号的产生采用硬件PWM信号，即不采用中断实现PWM信号，而是利用单片机MPC82G516的PCA模式，PCA设置成PWM模式直接产生PWM信号。频率取决于PCA定时器的时钟源，占空比取决于模块捕获寄存器CCAPNL与扩展的第9位ECAPNL的值。由于使用9位比较，输出占空比可以真正实现0%到100%可调，占空比计算公式为: 占空比=1-{ ECAPnH，[CCAPnH]}/256 在电源电压 Ud 不变的情况下，电枢端电压的平均值取决于占空比η的大小。通过改变η的值可以改变电枢端电压的平均值，从而达到调速的目的。 1.3 测速模块 测速模块采用自带霍尔传感器并具有整形功能的直流电机调速板 J1，该模块能实现电机正反转、测速、调速功能，并自带整形芯片，调试效果较好。通过霍尔传感器把测速脉冲信号送单片机 P3.2，由单片机 P1.0送到测速模块第 5 脚，控制电机正反转。PWM 信号由 P1.2 送到测速模块第 3 脚，实现电机的调速。 1.4 I/O接口电路PWM控制直流电机(重要资料)
PWM控制舵机 C程序
三相电压型PWM整流器控制
直流电机PWM调速与控制设计报告
三相电压型PWM整流器及仿真
PWM控制电机调速系统
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