基于MATLAB空间矢量脉宽调制方法

脉宽调制(PWM)技术在电力电子电路的应用

摘要 【摘要】脉冲调制（PWM）技术最早起源于通信技术的调制、解调的思想，并将这种思想推广到测量、电力电子领域。随着全控型器件的发展与微处理器的出现，PWM技术已经变成为了电力电子领域中的重要技术，特别是在斩波电路、逆变电路。本文主要研究了PWM技术的理论基础（面积等效原理）及其控制原理;分析了在PWM控制下降压斩波电路的工作情况，并用matlab建模；分析了在180°方波控制与SPWM控制两种方法下三相桥式逆变电路的工作状态，对比两种方法的优劣，并考虑了加入死区时间对SPWM的影响。结合异步电机变频调速的相关原理，对SPWM技术控制下的逆变电路进行变化，通过控制输出电压的变化来实现变频调速。选择具体的电路，根据理论分析计算相关的参数。使用Matlab软件进行搭建仿真电路，将仿真得到的数据、波形与理论分析相互分析对照，总结其特点。 【关键词】PWM；DC–DC；DC-AC；MATLAB仿真 I

Abstract 【ABSTRACT】Pulse modulation (PWM) technology originated in the communication technology modulation, demodulation of the idea, and this idea extended to the field of measurement, power electronics. With the development of full-controlled devices with the advent of microprocessors, PWM technology has become an important technology in the field of power electronics, especially in chopping circuits, inverting circuits. This paper mainly studies the theoretical basis of the PWM technology (area equivalent principle) and its control principle. The work of the step-down chopper circuit under PWM control is analyzed and modeled by matlab. The analysis of the 180 ° square wave control and SPWM Control the working state of the three-phase bridge inverter circuit under the two methods, compare the advantages and disadvantages of the two methods, and consider the influence of adding dead time to SPWM. Combined with the principle of asynchronous motor frequency control, SPWM technology under the control of the inverter circuit changes, by controlling the output voltage changes to achieve frequency control. Select the specific circuit, according to the theoretical analysis of the relevant parameters. Using Matlab software to build simulation circuit, the simulation of the data, waveform and theoretical analysis of each other analysis, summed up its characteristics. 【KEYWORDS】PWM ;DC –DC ;DC-AC ; MATLAB simulation

新型无扇区空间矢量脉宽调制算法的研究概要

新型无扇区空间矢量脉宽调制算法的研究 李丹 周波 黄佳佳 方斯琛 （南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室， 南京， 210016） 摘要：传统的空间矢量脉宽调制（SVPWM ）算法需要进行扇区判断，编程实现复杂。本文提出了一种基于新坐标系下的电压空间矢量脉宽调制的新算法。该算法无需扇区判断即可直接求解三相桥臂开关的占空比；实现了对开关信号的直接求解。与传统调制方法相比,大大简化了数字实现，提高了实时性。仿真及实验结果表明了该方法的正确性和可行性。 关键词：空间矢量脉宽调制;三相逆变器;坐标系;新型调制算法; 1 引 言 在控制电机的三相逆变器中，空间矢量脉宽调制（SVPWM ）和正弦脉宽调制（SPWM ）为两种常用调制方式。与SPWM 近似正弦的输出电压不同，SVPWM 的调制方法将逆变器和电机视为一个整体，着眼于使电机实现幅值恒定的旋转磁场。与SPWM 相比，功率器件的开关次数可以减少1/3，直流电压利用率可提高15%，能获得较好的谐波抑制效果，具有快速的响应等特点；并且，SVPWM 调制方式更适合数字实现。 SVPWM 的一系列优点使其得到了广泛应用，但缺点是数字控制复杂，因此许多文献致力于寻找SVPWM 的简化算法[1]~[3]。文献[1] 改变了扇区划分方式，减少了一定的运算步骤；文献[2]使用新的扇区标号判别方法减少了三角运算，提高了运算速度。 以上这些改进一定程度上简化了SVPWM 的数字实现，但由于简化都是针对传统调制算法的具体运算步骤进行的，因此改进有限。本文通过对SVPWM 的本质分析，提出了一种无扇区的全新实现方法。该方法改变了SVPWM 调制算法的实现思想，将整个向量空间视为整体，省略扇区的概念来达到算法的简化，与传统调制方法相比减小了编程难度，提高了运算实时性，有利于数字实现。 2 传统电压空间矢量脉宽调制方法 三相全桥逆变器共八种开关模式，分别对应八个基本电压空间矢量U 0~U 7，如图1所示。两个零矢量U 0、U 7幅值为0，位于原点。其余六个非零矢量幅值相同，相邻矢量间隔60o 。根据非零矢量所在位置将空间划分为六个扇区。空间矢量脉宽调制就是利用U 0~U 7的不同组合，组成幅值相同、相位不同的参考电压矢量U ref ，从而使矢量轨迹尽可能逼进基准圆， U 456Ⅴ T 1/T pwm *U 1 U 1O

基于MATLAB的调制技术仿真

移动通信原理课程设计报告 （MATLAB/SIMULINK仿真实训） 项目名称：基于MATLAB的调制技术仿真姓名： 学号：11015435 班级：通信11301 指导教师：朱里奇 电信学院

一概述 调制电路与解调电路是通信系统中的重要组成部分。调制是在发射端将调制信号从低频段到高频段，便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频分复用的过程；解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低频段，恢复原调制信号的过程。 在模拟系统里，按照载波波形的不同，调制可分为脉冲调制和正弦被调制两种方式。脉冲调制是以高频矩形脉冲为载波，用低频调制信号去控制矩形脉冲的过程。其中用低频调制信号分别去控制矩形脉冲的幅度、宽度或相位三个参量的调制，又分别称为脉幅调制(PAM)、脉宽调制(PDM)和相位调制(PPM)。正弦波调制是以高频正弦波为载波，用低频调制信号去控制正弦波的过程。用低频调制信号分别去控制正弦波的振幅、频率或相位三个参量的调制，又分别称为调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。 二实训内容 普通调幅方式 1.普通调幅信号的表达式、波形、频谱和功率谱 普通调幅方式是用低频调制信号去控制高频正弦波(载波)的振幅，使其随调制信号波形的变化而呈线性变化的方式。 2.普通调幅信号的产生和解调方法 2-1普通调幅信号的产生 将调制信号与直流相加，再与载波信号相乘，即可实现普通调幅。相应的原理框图如图所示。由于乘法器输出电平不太高，所以这种方法称为低电平调幅方法。

2-2 普通调幅信号的解调方法。 ⑴包络检波 利用普通调幅信号的包络反映调制信号波形变化这一特点，如能将包络提取出来，就可以恢复原来的调制信号。这就是包络检波的原理。包络检波的原理图如图所示。 ⑵同步检波 同步检波必须采用一个与发射端载波同频同相(或固定相位差)的信号，这个信号称为同步信号。 3双边带调幅方式 双边带调幅信号的产生与解调方法 产生双边带调幅信号最直接的方法就是将调制信号与载波信号相乘。 由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信号，所以包络检波法在这里不适用，而只能采用同步检波。同步检波是进行双边带调幅信号解调的主要方法，与普通调幅信号同步检波不同之处在于，乘法器输出频率分量有所减少。 程序如下：

变频器电压空间矢量脉宽调制

变频器电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制时间:2011-10-07 来源:未知编辑:电气自动化技术网点击:1071次字体设置: 大中小 经典的正弦脉宽调制（spwm）控制着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未顾及输出电流的波形如何，更未考虑电动机中产生的旋转磁场。然而交流电动机需要输入三相正弦波的最终目的是在电动机气隙形成圆形的旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。如果对准这一目标，把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其效果应该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制”，下面的讨论将表明，磁链轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量pwm（space vector pwm，简称svpwm）控制”。 4.1 电压空间矢量 随时间按正弦规律变化的物理量可在复平面上用时间相量表示，而在空间呈正弦分布的物理量也可在复平面上表示为一个空间矢量。图4-1a)绘出了异步电动机定子三相绕组接线图，图中箭头所指为相应物理量的给定正方向。在空间呈正弦分布的三相定子绕组磁动势可用空间矢量f a、f b、f c表示，见图4-1b)，它们分别座落在代表三相定子绕组轴线空间位置的a、b、c轴上，而三相绕组合成磁动势的空间矢量为图中的f s。 f s=f a+f b+f c（4-1） 式中，f a、f b、f c的模均在各自的绕组轴线上按正弦规律作脉动变化，时间相位分别差2π/3。它们的合成磁动势空间矢量f s则绕定子参考坐标系的原点o以同步角频率旋转。当三相定子绕组电流为对称的三相正弦电流时，fs的幅值为常数，是各相磁动势幅值的3/2倍，矢量顶端的运动轨迹是一个圆，即通称的圆形旋转磁场。

空间矢量脉宽调制仿真及其谐波分析

文章编号:1005—7277(2005)01—0011—03 V ol.27,N o.12005,27(1):11～13 电气传动自动化 E L ECTRIC D RIVE AUTOMATI O N 2005年第27卷第1期第11页 空间矢量脉宽调制仿真及其谐波分析 康现伟,于克训,刘志华 (华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074) 摘要:在深入分析空间矢量脉宽调制机理的基础上,通过SIMU LINK 给出了其仿真波形,重点对SVPWM 的仿真结果进行了谐波分析,得到了SVPWM 谐波分布的主要特点及影响其谐波分布的几个主要因素,为更有效消除SVPWM 谐波污染提供了理论基础和指导。关键词:空间矢量脉宽调制;谐波;仿真中图分类号:T M921.52 文献标识码:A Simulation and harmonic anal y sis of SVPWM K ANG Xian-wei ,Y U K e-xun ,LIU Zhi-hua (Huazhon g Univ er sit y o f Science and T echnolo gy ,Wuhan 430074,China ) Abstract :Based on the anal y sis of the characteristics of s p ace vector p ulse w idth m odulation (SVPWM ),a series of sim 2ulation w aveforms are illustrated b y the use of S imulink.T he foundational features of the harm onic distributions of SVPWM and the dom inant factors affectin g the distributions are obtained throu g h the anal y sis on the harm onics of the w aveforms ,which p rov ides us theoretical foundation to elim inate the harm onic p ollution.K e y w ords :SVPWM;harm onic ;simulation 1引言 空间矢量脉宽调制(SVPWM )具有线性调制范围宽,直流电压利用率高,易于微处理器实现等优点,它目前被广泛应用于变频器、UPS 、无功补偿器、有源滤波器、储能系统电力变换器等领域。当控制精度要求较高时,必须考虑其谐波问题。 本文首先阐述了空间矢量调制(SVPWM )的基本原理,然后给出了仿真波形,针对空间矢量调制中出现的谐波问题,文章进行了较为详细的分析和论述,得到了影响SVPWM 谐波分布的几个主要因素,从而为其在实际应用中消除谐波污染提供了可靠的理论依据。 2电压空间矢量脉宽调制(SVPWM )原理 对于理想三相正弦系统,电压空间矢量的定义为: V =2/3(V a +V b e j 2π/3+V c e j 4π/3) (1) 对于三相电压源型逆变桥的6个开关,如图1 所示。假设“1”代表上桥臂导通,“0”代表下桥臂导 通,则一共有8种开关模式,分别为V 0(000),V 1(100),V 2(110),V 3(010),V 4(011),V 5(001),V 6(101), V 7(111)。由变换式(1)可得,这8种开关模式在复 平面上分别产生8种电压矢量,其中V 1～V 66个开关模式产生输出电压,而V 0、V 72个开关模式不产生输出电压,称为零矢量。这8个电压矢量将复平 面分为6个区域,如图2所示,按照平行四边形法则,利用这8个空间矢量可以合成在六变形区域内的任何输出电压矢量 。

矢量匹配改进

矢量匹配改进 摘要：本文介绍了矢量匹配过程的修改，它是为了有理函数频域响应的逼近。修改大大提高了矢量匹配的能力来移居磁极到更好的位置，从而改进其收敛性能和降低最初极集规范的重要性。这是在更宽松的条件下，通过更换矢量匹配缩放功能的高频渐近要求来实现的。当被污染的噪声匹配响应时，计算结果表现出一个很大的性能改进。该过程也证明传输线路、网络当量和变压器的宽带建模是有优势的。 关键词：宏模型，合理近似值，系统识别，矢量匹配（VF）。 一．引言 矢量匹配[1], [2]已成为一种在频率领域进行线性系统识别的流行工具。应用程序通常成为设备和子系统的造型，已达到在电力系统中瞬态分析[3] - [5]和微波系统信号完整性表征的目的[6]，[7]。VF也被用于以下领域的屏蔽分析中：电磁兼容性（EMC）研究[8]、格林函数表示[9]和最优样本计算[10]。VF本质上是Sanathanan–Koerner循环[11]的一个强大的再形成，它运用有理基函数（局部的组分）代替多项式和极搬迁，而不是权重[12]。此外，VF给出了具有保证稳定磁极的嵌合，可直接应用于多端系统，并且计算机代码是免费获得的[13]。利用时域响应[14]和频率导数[15]的VF 新规划已经得到发展。 VF是基于迁移初期磁极到更好位置的迭代。当使用正确的顺序拟合一个有理函数的频域响应时，磁极通常可以被缓慢安置到接近机器精度的其最终位置上。然而，在实际应用中，它将用较低阶函数来改进响应，进而证明一些迭代是需要的。当频率响应包含一个非理性元件（例如，噪声）时，这种情况可能会恶化，并且在某些情况下，VF的收敛甚至引起熄火。本文表明收敛性质可以通过VF的一个小变形得到大大改善。VF的公式化 包括一个定标函数，其在高频率下接近统一。它表示这个高频渐近条件 在汇聚处有一个非常不良的影响。这个问题通过更换一个更宽松的渐近条件来解决，它仅用来为最小二乘（LS）的问题提供一个不普通的答案。计算结果表明：该修改在汇聚属性上提供一个重大的改进。 二．矢量匹配 我们首先回顾VF的原始提法。我 们的目标是近似的频率响应（一 般地，是向量；因此，指定VF），配有一个有理函数， 并且条件d和e是可选的。如在[1]、[2]所 解释的，在VF首次通过解决在最小平 方里发现的磁极，线性问题 当 是一个纯量，通常是一个矢 量，是一组初始极点。（所有在（3） 和（4）中的极点和余数是真实的，或者当d和e是真的时变成复杂的双复共轭）。然后，它可以示出[1]的极点

PWM脉宽调制直流调速系统设计及MATLAB仿真验证

PWM 脉宽调制直流调速系统设计及MATLAB 仿真验证 第一章 系统概述 1.1 设计目的 1. 掌握转速，电流双闭环控制的双极式PWM 直流调速原理。 2. 掌握并熟练运用MATLAB 对系统进行仿真。 1.2 设计题目 转速，电流双闭环控制的H 型双极式PWM 直流调速系统，已知： 直流电动机：48, 3.7,200/min,nom nom nom U V I A n r ===允许过载倍数λ=2；时间常数：L T =0.015s ，m T =0.2s ；PWM 环节的放大倍数：S K =4.8,；电枢回路总电阻：R=3Ω；电枢 电阻Ra=2Ω。调节器输入输出电压**nm im U U ==10V. 采用MATLAB 对双闭环系统进行仿真，绘制直流调速系统（Id=const ）稳定运行时转速环突然断线（1、有ACR 限幅值；2、无ACR 限幅值）仿真框图，仿真得出启动转速，起动电流，直流电压Ud ，ASR,ACR 输出电压的波形。并对结果进行分析。 1.3 设计内容 1 简述设计题目及对题目的分析； 2 简述双极式PWM 直流调速系统原理； 3 简述电流环，转速环的控制原理； 4 对电流环、转速环的参数进行计算选取； 5 根据电流环、转速换的参数进行MATLAB 仿真； 第二章 转速、电流双闭环式的双极式PWM 直流调速系统

2.1 双极式PWM 调速原理 可逆PWM 变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H 形）电路，如图2-1所示，电动机M 两端电压AB U 的极性随全控型电力电子器件的开关状态而改变。 图2-1 桥式可逆PWM 变换电路 双极式控制可逆PWM 变换器的四个驱动电压的关系是：1423g g g g U U U U ==-=-。在一个开关周期内，当0≤t

电压空间矢量脉宽调制

电压空间矢量脉宽调制技术的原理与特征分 析 收藏此信息打印该信息添加：袁登科陶生桂龚熙国来源：未知 1 引言 自从1964年德国a.schonung等学者率先提出了脉宽调制变频的思想—把通信系统的脉宽调制(pwm)技术应用于交流电气传动以来，至今已经出现了几十种不同的脉宽调制技术[1] [2]。脉宽调制技术控制的逆变器可以输出比传统方波逆变器性能好得多的电压波形，但它们各自的着眼点不同、各次谐波分量不同、引起电机的谐波损耗不同、对中间回路电压的利用率不同。其中电压空间矢量pwm技术中间直流回路电压的利用率较高、输出波形含有较少的谐波分量、引起的电流、转矩的脉动也较小，同时也非常有利于数字化实现，因此是非常有前途并且应用也非常广泛的一种pwm技术。本文对该脉宽调制技术的数学基础、原理、几何特征以及不同的调制区域进行了详细的分析，有助于加深对该技术的理解和对该技术的改进。 2 电压空间矢量的概念 电压空间矢量的定义式为: 由于公式中出现了虚数单位j，所以上式电压矢量是用复数表示的。可以求得其实部与虚部分别为:

根据其对应关系可以求出，采用电压矢量实部与虚部表示的三相电压为: 上面两式(2)与(3)也是在坐标变换中经常见到的3/2与2/3变换。当使用电压矢量来表示三相电压时，则有: 式中的re{z}表示取复数z的实部。 一般情况下，三相电压均是时间的变量。首先考虑某一时刻t=t0，那么此时电压矢量在空间内就是具有某一确定方向和长度的有向线段。在不同时刻，它就对应着不同方向或长度的有向线段。假定三相电压为正弦交流电，即 此时的电压空间矢量为: 可见此时的电压矢量的幅值是恒定的，与相电压峰值相等，而其幅角随时间线性增长，且速度为相电压电角频率。这即是说电压矢量端点的轨迹在空间内是一个圆。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)的开环

采用空间矢量脉宽调制（SVPWM ）的开环 VVVF 调速系统的综合实训 一、实验目的 1、理解电压空间矢量脉宽调制（SVPWM ）控制的基本原理。 2、熟悉MCKV 电机控制系统的CPU 模块、IPM 模块和机组各部分硬件模块，并确认工作正常。 3、了解SVPWM 变频器运行参数和特性。 二、实验内容： 1、熟悉CCS 编程环境，并在CCS 下编译、下载、运行DSP 软件工程。 2、观察并记录定子磁链周期和频率，并分析他们之间的关系。 3、观测并记录启动时电机定子电流和电机速度波形)(t f i v =与)(t f n =； 三、实验预习要求 1、阅读并掌握三相交流异步电机VVVF 调速系统工作原理。 2、了解电压空间矢量脉宽调制（SVPWM ）控制的基本原理。 3、阅读本次实验指导书和实验程序，写好实验预习报告。 4、在MATLAB/Simulinlk 环境中搭好仿真模型，结合本程序LEVEL1功能框图，完成电流速度双闭环系统交流异步电机矢量控制仿真。 四、实验原理 当用三相平衡的正弦电压向交流电动机供电时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转矢量（磁链圆）。SVPWM 就是着眼于使形成的磁链轨迹跟踪由理想三相平衡正弦波电压源供电时所形成的基准磁链圆，使逆变电路能向交流电动机提供可变频电源，实现交流电动机的变频调速。 现在以实验系统中用的电压源型逆变器为例说明SVPWM 的工作原理。三相逆变器由直流电源和6个开关元件( MOSFET) 组成。图1是电压源型逆变器的示意图。 图1 电压源型逆变器示意图

对于每个桥臂而言，它的上下开关元件不能同时打开，否则会因短路而烧毁元器件。其中A 、B 、C 代表3 个桥臂的开关状态，当上桥臂开关元件为开而下桥臂开关元件为关时定义其状态为1 ,当下桥臂开关元件为开而上桥臂开关元件为关时定义其状态为0。这样A 、 B 、 C 有000 、001 、010 、011 、100 、101 、110 、111共 8种状态。逆变器每种开关状态对应不同的电压矢量，根据相位角不同分别命名为U 0（000）、U 1（100）、U 2（110）、U 3（010）、U 4（011）、U 5（001）、U 6（101）、U 7（111）如图2所示。 图2 基本电压空间矢量 其中U 0（000）和U 7（111）称为零矢量，位于坐标的原点，其他的称为非零矢量，它们幅值相等，相邻的矢量之间相隔60°。如果按照一定顺序选择这六个非零矢量的电压空间矢量进行输出，会形成正六边形的定子磁链，距离要求的圆形磁链还有很大差距，只有选择更多的非零矢量才会使磁链更接近圆形。 SVPWM 的关键在于用8个基本电压空间矢量的不同时间组合来逼近所给定的参考空间电压矢量。在图3中对于给定的输出电压U ，用它所在扇区的一对相邻基本电压x U 和60 x U 来等效。此外当逆变器单独输出零矢量时，电动机的定子磁链矢量是不动的。根据这个特点，可以在载波周期内插入零矢量，调整角频率，从而达到变频目的。 图3 电压空间的线性组合

空间矢量PWM算法的理解_Revise

空间矢量PWM算法的理解 姜淑忠 上海交通大学电气工程系(上海200030) 摘要：继正弦波PWM（SPWM）开关算法之后，空间矢量（Space Vector）PWM （SVPWM）已成为三相或多相逆变器的开关算法。本文以SVPWM的基本原理为基础，计算开关时间，讨论开关向量的选择原则，并用数字信号处理器（DSP）实现SVPWM算法。最后根据电压综合向量，推导相电压有效值与交流输入电压有效值的关系。 关键词：SVPWM，开关向量，开关时间，相电压有效值 Understanding of Space Vector PWM Algorithm S.Z. Jiang Department of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University (Shanghai 200030) Abstract: Following the SPWM algorithm, SVPWM algorithm has been adopted in three-phase and multi-phase inverters. Based on the principle of SVPWM, the calculation of switch time, the selection of switch vector and the realization on DSP are presented in this paper. Finally the relation between the rms of phase voltage and the rms of ac source is derived from the complex voltage vector. Keywords: SVPWM, Switch vector, Switch time, RMS of phase voltage 1、前言 无论是一般的变频调速，还是磁场定向控制，当计算出静止直角坐标系中的电压综合向量后，都要采用SVPWM算法获得三相逆变器六个开关器件的开关信号。早期

SVPWM算法程序

第6章空间矢量脉宽调制技术 例1、CLARK变换的DSP实现 图CLARK变换实现波形图 /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- CLARKE变换相关变量定义 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ typedef struct { float32 As; // 输入：A相定子电流 float32 Bs; // 输入：B相定子电流 float32 Alpha; // 输出：静止坐标系d轴定子电流 float32 Beta; // 输出：静止坐标系q轴定子电流 void (*calc)(); // 计算函数指针 } CLARKE; typedef CLARKE *CLARKE_handle; /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 定义CLARKE变换初始化参数 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ #define CLARKE_DEFAULTS { 0, \ 0, \ 0, \ 0, \ (void (*)(Uint32))clarke_calc } /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- CLARKE变换函数原型CLARKE.C ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ void clarke_calc(CLARKE_handle); #include "dmctype.h"

直流斩波PWM控制Matlab仿真

课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 直流斩波PWM控制Matlab仿真 初始条件： 输入200V直流电压。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、要求得到0~100V直流电压。 2、在Matlab/simulink中建立电路仿真模型； 3、对电路进行仿真； 4、得到结果并对结果进行分析； 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 摘要 (1) 1 概述及设计要求 (2) 1.1 概述 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 降压斩波电路拓扑分析 (3) 2.1 降压斩波器基本拓扑 (3) 2.2 buck开关型调整器拓扑分析 (3) 2.3 降压斩波电路的重要参数计算方法 (4) 2.3.1 buck调整器的效率 (4) 2.3.2 buck调整器的理想开关频率 (4) 2.3.3 输出滤波电感的选择 (5) 2.3.4 输出滤波电容的选择 (5) 3 电路设计 (6) 3.1 buck主电路设计 (6) 3.2 脉宽调制电路设计 (7) 3.3 MOS管驱动电路设计 (8) 3.4 系统工作总电路 (8) 4 Matlab建模仿真及分析 (9) 4.1 Matlab仿真模型的建立 (9) 4.2 Matlab仿真结果及分析 (10) 结束语 (14) 参考文献 (15)

基于PWM控制的直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要 在电力拖动系统中，调节电压的直流调速是应用最广泛的一种调速方法，除了利用晶闸管整流器获得可调直流电压外，还可利用其它电力电子元件的可控性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成极性可变，大小可调的直流电压，用以实现直流电动机电枢两端电压的平滑调节，构成直流脉宽调速系统，随着电力电子器件的迅速发展，采用门极可关断晶体管GTO、全控电力晶体管GTR、P-MOSFET、绝缘栅晶体管IGBT等一些大功率全控型器件组成的晶体管脉冲调宽型开关放大器（Pulse Width Modulated）,已逐步发展成熟，用途越来越广。本文主要讨论了直流调速系统的基本概念，在此基础上系统地介绍了转速负反馈单闭环调速系统，转速电流负反馈双闭环调速系统的组成，工作原理，脉宽调速系统的原理和控制方法，介绍了直流脉宽调速系统的控制电路和系统构成。最后应用MATLAB的Simulink，采用面向电气原理结构图的仿真技术，对直流脉宽调速系统进行了仿真分析。 关键词：调速，PWM控制，直流电动机，仿真

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录 第一章引言 1.1 直流调速系统简介 (5) 1.2 PWM直流调速的研究背景和发展状况 (5) 1.3 本设计的主要内容 (6) 第二章直流电机调速系统 2.1 直流电机调速系统的概述 (7) 2.1.1 旋转变流机组直流电机调速系统 (7) 2.1.2 静止式可控整流器调速系统 (7) 2.1.3 直流斩波器或脉宽调速 (8) 2.2 电机基本调速方法 (9) 2.2.1 电枢串电阻调速 (9) 2.2.2 弱磁调速 (9) 2.2.3 调压调速 (10) 2.3 转速控制的要求和调速指标 (10) 2.4 闭环直流调速系统 (11) 2.4.1单闭环直流调速系统 (11) 2.4.2 转速电流双闭环调速系统 (14) 2.4.2.1 双闭环系统的稳态结构图和静特性 (16) 2.4.2.2 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 (17) 2.4.2.3 双闭环直流调速系统的启动过程分析 (18) 2.4.2.4 转速和电流两个调节器的作用 (20) 第三章PWM调制技术与PWM变换器 3.1 PWM调制技术 (21) 3.1.1 模拟式PWM控制 (21) 3.1.2 数字式PWM控制 (22) 3.2 PWM变换器 (23) 3.2.1 简单的不可逆PWM变换器 (23) 3.2.2 制动不可逆PWM变换器 (24) 3.2.3 H型双极式PWM变换器 (26) 第四章PWM直流电动机调速系统的设计 4.1 PWM-M直流调速系统的控制电路 (28) 4.2 系统设计方案的选择 (29) 4.2.1主电路供电方案选择 (29) 4.2.2主电路形式的选择 (30) 4.2.3控制电路方案的选择 (32) 4.3 直流脉宽调速系统的MATLAB仿真 (33)

空间矢量脉宽调制SVPWM控制法

第三节空间矢量脉宽调制SVPWM控制法 1．3．1 电压空间矢量SVPWM技术背景 我们先来回顾一下交流异步电机的工作机理：三相平衡的交流电压在电机定子绕组上产生三相平衡的交流电流；三相平衡的交流电流在定子内腔产生一个幅值恒定的磁链，该磁链在定子内腔旋转，旋转的角速度与电源（电流）的角速度相同；旋转的轨迹形成一个圆形的空间旋转磁场；旋转磁场通过电磁力矩带动转子旋转，在电动机状态下，转子旋转的角速度低于旋转磁场的角速度：转差，转差提交流异步电机产生力矩的根本原因。 前面所讨论的SPWM技术是从电源的角度出发，来合成电机的激励源。由交流异步电机的工作机理我们想到：可不可以直接从动力源出发，来直接合成一个圆形的旋转磁场呢？如果可以，这样的控制方法显然更直接，效果应更好。 如何直接合成一个圆形的旋转磁场呢？ 对于交流电机，我们注意到以下的事实： 电机定子是固定的，不旋转的； 施加在定子上的电压是三相平衡的交流电：幅度相同，相位上彼此偏差120o； 自然地，我们想到：定义异步电机的三相定子绕组上的电压为平面上的一静止坐标系的三个轴，电机的相电压在各自的轴向上依正弦规律变化。见图2-1-10。 图2-1-10：相电压空间矢量图 由图2-1-10知，三个电压轴向量不同线性组合可以合成该平面上的任一个电压矢量u，即：

ππ34332201***j j j e A e A e A ++= 当三个电压轴向量对应于三相平衡交流电时，即：t U A m ωsin 1=， )32sin(2πω+=t U A m ，)3 4sin(3πω+=t U A m ，不难得到，所合成的电压矢量为： )sin (cos 2 3t j t U m ωω+= jwt m e U 2 3= 式（2-3-1） 由式（2-3-2）知，所合成的电压空间矢量具有以下特征： 电压矢量模（幅值）恒定； 电压矢量绕中性点旋转，旋转的轨迹是一个圆； 电压矢量绕中性点匀速旋转，旋转的角速度为ω； 电压矢量旋转的角速度与交流电源（电流）的角速度相同。 我们来看看电压空间矢量与空间旋转磁链之间的关系。 根据电机学理论，空间电流矢量，空间磁通矢量，电压空间矢量之间的关系为： dt d r i u ψ+=* 其中r *是电机绕组上的阻抗压降，在电机转速不是很低的情况下，通常可以忽略。于是上式可以写成： dt d ≈ 我们知道是一个空间旋转磁场：jwt m e ψ=， 于是=ψ=ψ≈+ππωωωω21)21(***)(j t j m t j m e e dt e d 式（2-3-2） 很明显，电压空间矢量，空间磁通矢量存在一维的线性关系，电压空间矢量的幅值（模）只与电机的角速度ω（转速）有关；相位上超前 π2 1。不难理解，这是由电机的电感属性引起的。 于是空间旋转磁场的特性可以用空间电压矢量的特性来等效。

基于空间矢量PWM算法的全数字化调速系统_詹长江

基于空间矢量PWM算法的全数字化调速系统 A Fully Digitalized AC Speed Regulation System Based on Space Vector PWM Control Algorithem 华中理工大学 詹长江 陈 坚 康 勇 段善旭 (武汉 430074) 摘要:提出一种基于空间矢量PWM算法的全数字化交流调速系统。该系统采用双80C196K C单片机控制结构,双机之间数据并行通讯由双口RAM来完成。此外,还提出了一种新颖的定子电流检测方法,该方法基于空间矢量P WM算法,在逆变器零开关矢量作用时间内进行电流采样,采样值波动性小。实验结果表明该系统具有优良的性能。 Abstract:A fully dig italized A C speed regulation system based on space vector PWM control algorit hm is descr ibed in detail.T he control structure composed by double80C196K C chips is adopted.T he par allel commu-nicatio n can be fulfilled with the dua-l po rt-RAM.F uthermore,a new method for testing the stator current based on space vector PWM algor ithm i s proposed.T he good performance of the system is verified by ex per-i mental r esults. 叙词:调速系统 脉宽调制 数字化/空间矢量 Keywords:speed regulation system;PWM;digitalization/space vector 1 引 言 近年来,采用PWM技术的交流变频调速系统逐渐应用于工业领域中[1]。就PWM而言,本质在于优化开关函数,使得逆变器按一定规律输出电压或电流。德国学者H.W.Vander Broek等提出的基于电压空间矢量控制,不仅使得电机转矩脉动降低、电流波形畸变减小,而且与常规SPWM技术相比直流电压利用率亦有很大提高[3]。 由于交流电机本身具有非线性和强耦合性,故其控制方式复杂,用常规的模拟和数字电路难以完成复杂的控制功能,而且系统实时性的要求往往使得用一个单片机很难达到较好的控制效果[5]。而采用双单片机控制结构,既兼顾了成本方面的要求,又得以实现如矢量控制一类复杂的控制方式[6、7、8]。 交流调速系统数字化控制的另一个关键是定子电流的有效、快速、可靠的检测。通常的采样办法的最大缺点在于易受逆变器开关噪声的影响,这样采样值易受干扰而偏离原值,且波动性很大。 本文提出的基于电压空间矢量PWM算法的双80C196KC单片机控制的交流调速系统,双机之间的通讯由双口RAM芯片IDT7130硬件实现,既加快了数据传送率,又提高了系统的可靠性。另外,文中介绍的基于电压空间矢量PWM算法的定子电流检测方式可在逆变器零开关矢量作用时间内完成定子电流的检测和采样,理论上避免了开关器件开通和关断引起的开关噪声,这样采样值波动性小,增加了系统动态响应性能。 2 电压空间矢量PWM算法 图1所示主电路中,忽略电机定子绕组电阻R s,当定子绕组施加三相理想正弦电压时,由于电压合成空间矢量为等幅旋转矢量,故气隙磁通以恒定角速度旋转,轨迹为园形。实际运行中,逆变器只有六个有效开关矢量V 1~V 6和两个零开关矢量V 和V 7 ,其输出电压只可能有八种状态,因此,只能用V 0~V 7八个矢量的线性组合去近似模拟等幅旋转矢量,这时实际的电机气隙磁通轨迹近似圆形。 由文献[2、3、4]可知,逆变器输出参考电压合成空间矢量落在第I扇区时,有效开关矢量工 /3- )/2 sin /2 (1)

双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计及MATLAB仿真验证

双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计 及MATLAB仿真

目录 目录 (1) 中英文摘要 (2) 摘要 (2) Abstract (2) 正文 (3) 双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计 (3) 设计分析 (3) 主电路设计 (9) 电流调节器参数计算 (11) 信号产生电路 (13) GTR驱动电路原理 (14) 辅助回路设计 (15) 转速给定电路设计 (16) 转速检测设计 (16) MATLAB仿真设计 (17) 双闭环调速系统仿真框图 (17) 仿真结果 (18) 结果分析 (22) 总结 (23) 参考文献 (24)

中英文摘要 摘要 直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工业等工业部门中得到广泛应用。直流时机转速的控制方法可以分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。本文主要研究直流调速系统，它主要由三部分组成，包括控制部分、功率部分、直流电动机。长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方法简单等特点，一直在传动领域占有统治地位。 本文对双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调整系统原理出发，逐步建立了闭环直流PWM调整系统的模型。 Abstract With dc motor speed control is easy, rev, braking performance is good, smooth and in wide range speed adjustment characteristics in metallurgy, machinery manufacturing, light industry, etc. Is widely used