第三章_脉宽调制控制技术
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脉宽调制进行调压的原理脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)是一种常见的调压技术,通过改变信号的脉冲宽度来实现对电压的调节。
它广泛应用于各种电子设备和电路中,如电源管理、驱动控制和通信系统等。
脉宽调制的原理是通过改变脉冲信号的高电平时间和低电平时间的比例来实现对电压的调节。
一般情况下,脉冲信号的周期是固定的,而脉冲宽度则可以根据需要进行调节。
当脉冲宽度较窄时,相当于输入的电压较低;而当脉冲宽度较宽时,相当于输入的电压较高。
具体实现脉宽调制的方法有很多种,其中一种常见的方法是使用比较器和计数器。
比较器用于比较一个可变的调节电压与一个固定的参考电压,根据比较结果产生一个脉冲信号。
计数器用于控制脉冲信号的周期,即脉冲的重复频率。
通过改变计数器的计数值,可以改变脉冲信号的周期,从而实现对电压的调节。
在脉宽调制中,调节电压通常由一个反馈电路提供。
反馈电路会根据输出电压与设定值之间的差异产生一个误差信号,并将该信号送入比较器进行比较。
比较器根据误差信号的大小来控制脉冲信号的脉宽。
当误差信号较大时,比较器会产生一个较宽的脉冲,从而使输入电压增加;当误差信号较小时,比较器会产生一个较窄的脉冲,从而使输入电压减小。
通过不断调节脉冲信号的脉宽,可以使输出电压逐渐趋向于设定值,从而实现对电压的调压。
脉宽调制具有精度高、响应速度快等优点,适用于对电压要求较高的应用场景。
例如,电源管理中的开关电源常使用脉宽调制技术进行电压调节,可以提供稳定的输出电压。
同时,脉宽调制还可以用于驱动控制,如直流电机的速度控制。
此外,脉宽调制还可以应用于通信系统中的数据传输,如红外遥控器和无线通信设备等。
尽管脉宽调制具有很多优点,但也存在一些局限性。
首先,脉宽调制对于载频信号的抗干扰能力较差,容易受到噪声和干扰的影响。
其次,脉宽调制会引入一定的谐波失真,可能会对电路的性能产生一定的影响。
此外,由于脉宽调制需要频繁地进行开关操作,因此会产生一定的开关损耗和功耗。
直流伺服电动机是一种广泛应用于工业控制系统中的电动机,其主要特点是控制精度高、速度范围广、响应速度快等。
而脉宽调制(PWM)技术是一种常用的电力控制技术,通过调整脉冲宽度来控制输出电压,被广泛应用于直流伺服电动机的速度和位置控制中。
本文将介绍直流伺服电动机脉宽调制的工作原理,包括脉宽调制原理、直流伺服电动机的工作原理、脉宽调制在直流伺服电动机中的应用等内容。
一、脉宽调制原理脉宽调制技术是一种通过调制脉冲信号的宽度来控制输出电压或电流的技术。
其基本原理是将输入信号与一个高频的载波信号进行调制,通过改变调制信号的脉冲宽度,来实现对输出信号的控制。
脉宽调制技术可以实现对输出信号的精确控制,并且具有简单、成本低廉、效率高等优点,因此被广泛应用于各种电力控制领域。
二、直流伺服电动机的工作原理直流伺服电动机是一种能够精确控制角度、速度和位置的电动机,其主要由电动机、编码器和控制器组成。
控制器通过不断地监测编码器反馈的位置信息,计算电机与期望位置之间的误差,并输出控制信号来调节电机的速度和位置,从而实现对电机的精确控制。
三、脉宽调制在直流伺服电动机中的应用脉宽调制技术被广泛应用于直流伺服电动机的速度和位置控制中,其工作原理如下:控制器根据输入的期望速度或位置信号,计算出电机的转速或角度误差,然后将误差信号传递给脉宽调制模块。
脉宽调制模块通过调整输出脉冲信号的宽度和周期,控制电机的转速和位置,从而实现对电机的精确控制。
四、脉宽调制在直流伺服电动机中的优势脉宽调制技术在直流伺服电动机中具有以下优势:1. 精确控制:脉宽调制技术可以实现对电机的精确控制,包括速度、角度和位置的精确控制。
2. 响应速度快:脉宽调制技术可以实现对电机的快速响应,提高了系统的动态性能。
3. 节能减排:脉宽调制技术可以实现能效优化,降低了能耗,减少了环境污染。
4. 成本低廉:脉宽调制技术成本低廉,便于大规模应用。
五、总结脉宽调制技术在直流伺服电动机中的应用,实现了对电机的精确控制和高效能运行。
脉冲宽度调制(PWM)技术在电力电子变流器控制系统中,对于控制电路的要求往往是除能够控制负载的加电与断电外,还应该能够控制加载到负载上的电压高低及功率大小。
在大功率电力电子电路中,控制加载至负载上电压及功率的实用方法就是脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)。
1. 面积等效原理在控制理论中,有一个重要的原理,即冲量等效原理:大小、波形不相同的窄脉冲变量(冲量)作用在具有惯性的环节上时,只要这些变量对时间的积分相等,其作用的效果将基本相同。
这里所说的效果基本相同是指惯性环节的输出响应波形基本相同。
例如,下图1示出的三个窄脉冲电压波形分别为矩形波、三角波和正弦波,但这二个窄脉冲电压对时间的积分相等,或者说它们的面积相等。
当这三个窄脉冲分别作用在只有惯性的同一环节上时,其输出响应基本相同。
因此,冲量等效原理也可以称为面积等效原理。
从数学角度进行分析,对上图1所示的三个窄脉冲电压波形进行傅里叶变换,则其低频段的特性非常相近,仅在高频段有所不同,而高频段对于具有惯性负载的电路影响非常小。
由此进一步证明了面积等效原理的正确性。
2. 脉冲宽度调制技术依据面积等效原理,在电路中可以利用低端电源开关或高端电源开关,以一定频率的导通和截止连续切换,使电源电压U i以一系列等幅脉冲(或称为矩形波)的形式加载到负载上,加载在负载上的电源电压Uo波形如图2所示。
图2所示的矩形波的电压平均值:此式表明在一个脉冲周期内,电压的平均值与脉冲的占空比是成正比的,于是,可以通过改变脉冲的占空比来调整加载到负载上的电压大小。
当占空比小时,加载到负载上的平均电压就低,即加载到负载上的功率小;而占空比大时,加载到负载上的平均电压就高,加载到负载上的功率大。
这种通过等幅脉冲调节负载平均电压及功率的方法称为脉冲宽度调制,也称为斩波控制。
采用脉冲宽度调制方式为负载供电,由于供电电压是脉动的,势必会产生出各种谐波。
pwm脉宽调制原理
PWM脉宽调制原理
PWM,即脉宽调制(Pulse Width Modulation),是一种通过控制信号的脉冲宽度来实现模拟信号的技术。
在电子领域中,PWM技术被广泛应用于控制系统、变频调速、电源供应等方面。
PWM脉宽调制原理基本上可以概括为通过改变信号的占空比来控制输出信号的电压或功率。
在PWM脉宽调制中,信号的周期是固定的,而脉冲的宽度则根据控制信号的变化而改变。
通过控制脉冲的宽度,可以实现对输出信号的精确控制。
通常情况下,信号的占空比被定义为脉冲的宽度与周期的比值,通常以百分比表示。
PWM脉宽调制技术的原理可以简单地解释为:当信号的占空比增大时,输出信号的电压或功率也会随之增大;反之,当信号的占空比减小时,输出信号的电压或功率也会相应减小。
因此,通过改变信号的占空比,可以实现对输出信号的精确控制。
在实际应用中,PWM脉宽调制技术被广泛应用于电子设备中,如直流电机的调速控制、逆变器的控制、电源供应的调节等。
通过PWM 技术,可以实现对电子设备的精确控制,提高系统的稳定性和效率。
除了在电子设备中的应用外,PWM脉宽调制技术还被广泛应用于照明领域。
通过调节LED灯的PWM信号,可以实现对灯光的亮度和
颜色的精确控制,实现节能和环保的效果。
总的来说,PWM脉宽调制技术是一种非常有效的控制技术,可以广泛应用于电子设备、照明领域等各个领域。
通过控制信号的脉冲宽度,可以实现对输出信号的精确控制,提高系统的稳定性和效率。
PWM技术的不断发展和应用将为电子领域带来更多的创新和发展。
pwm舵机控制第一章:引言随着自动化技术的不断发展,舵机成为机器人、无人机、智能家居等领域中重要的执行器之一。
舵机控制的准确性和稳定性对于这些应用来说至关重要。
PWM(脉宽调制)技术已被广泛应用于舵机控制中,它通过控制舵机电源的脉冲宽度来实现舵机的位置控制。
本论文将重点研究PWM舵机控制方法,并进行相关性能分析和实验验证。
第二章:PWM舵机控制原理2.1 PWM技术概述脉宽调制技术是一种通过改变控制信号的脉冲宽度来控制设备的平均功率输出的方法。
在舵机控制中,PWM技术被用于控制电源脉冲信号的宽度,进而控制舵机的角度或位置。
通常,PWM信号的高电平代表一个角度,而低电平则代表另一个角度。
2.2 PWM舵机控制原理PWM舵机控制分为两个阶段:位置检测和角度控制。
在位置检测阶段,舵机读取输入信号的脉宽,通过内部电路将其转化为相应的角度。
而在角度控制阶段,PWM信号控制舵机的转动。
具体来说,当PWM信号的脉冲宽度大于一个阈值时,舵机向一个方向转动;当脉冲宽度小于该阈值时,舵机向另一个方向转动。
第三章:PWM舵机控制方法3.1 基于PID控制算法的PWM舵机控制PID控制算法是一种常用的控制算法,可以根据目标值与实际值的误差来调整控制信号,进而实现对舵机位置的控制。
在PWM舵机控制中,可以使用PID控制算法来计算控制信号的脉冲宽度,使舵机保持在目标角度附近。
3.2 基于反馈机制的PWM舵机控制在PWM舵机控制中,可以通过添加反馈机制来提高舵机的姿态控制精度。
反馈机制可以通过使用角度传感器或加速度传感器等设备来获取舵机的实际位置信息,并将其与目标位置进行比较。
通过不断调整控制信号的脉冲宽度,可以使舵机快速准确地达到目标姿态。
第四章:实验与结果分析本章将进行一系列实验来验证PWM舵机控制方法的性能。
实验中将计算不同PWM信号脉冲宽度对舵机位置和角度的影响,并进行比较分析。
通过实验结果的对比和分析,可以评估不同的舵机控制方法的优缺点,为实际应用提供指导。
一、PWM技术原理由于全控型电力半导体器件的出现,不仅使得逆变电路的结构大为简化,而且在控制策略上与晶闸管类的半控型器件相比,也有着根本的不同,由原来的相位控制技术改变为脉冲宽度控制技术,简称PwM技术。
PwM技术可以极其有效地进行谐波抑制,在频率、效率各方面有着明显的优点使逆变电路的技术性能与可靠性得到了明显的提高。
采用PwM方式构成的逆变器,其输人为固定不变的直流电压,可以通过PwM技术在同一逆变器中既实现调压又实现调频。
由于这种逆变器只有一个可控的功率级,简化了主回路和控制回路的结构,因而体积小、质量轻、可靠性高。
又因为集凋压、调频于一身,所以调节速度快、系统的动态响应好。
此外,采用PwM技术不仅能提供较好的逆变器输出电压和电流波形,而且提高了逆变器对交流电网的功率因数。
把每半个周期内,输出电压的波形分割成若干个脉冲,每个脉冲的宽度为每两个脉冲间的间隔宽度为t2,则脉冲的占空比γ为此时,电压的平均值和占空比成正比,所以在调节频率时,不改变直流电压的幅值,而是改变输出电压脉冲的占空比,也同样可以实现变频也变压的效果。
二、正弦波脉宽调制(sPwM)1.sPwM的概念工程实际中应用最多的是正弦PwM法(简称sPwM),它是在每半个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波,每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应每一等份的正弦波形下的面积可用一个与该面积相等的矩形来代替,于是正弦波形所包围的面积可用这N个等幅(Vd)不等宽的矩形脉冲面积之和来等效。
各矩形脉冲的宽度自可由理论计算得出,但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定脉宽:因为等腰三角形波的宽度自上向下是线性变化的,所以当它与某一光滑曲线相交时,可得到一组幅值不变而宽。
度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。
若使脉冲宽度与正弦函数值成比例,则也可生成sPwM波形。
在工程应用中感兴趣的是基波,假定矩形脉冲的幅值Vd恒定,半周期内的脉冲数N也不变,通过理论分析可知,其基波的幅值V1m脉宽δi有线性关系在进行脉宽调制时,使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。
脉宽调制(PWM)控制技术变频器作者:王文惠孙国平干传东来源:《决策与信息·下旬刊》2013年第08期摘要能源是目前世界紧缺性问题,电力紧缺是目前我国一大现实问题。
使用变频器后,可节电49% 。
延长设备的使用寿命,可使电动机软起动、软停止,避免对机械的冲击,所以延长设备的使用寿命。
降低噪音,按负载的大小调节转速,可以降低机械和风机等的噪声。
关键词脉宽调制(PWM)控制技术变频器中图分类号:TM33 文献标识码:A为提高环境的舒适性,在电梯、电动车上采用变频器调速,可以改善加速与减速的平滑性,从而可提高乘坐的舒适感。
实现自动化,使设备小型化,近几年来,通用变频器在国民经济各部门得到了迅速的推广应用。
一、电器传动国内外发展概况电器传动是指以各类电动机为动力的传动装置与系统。
因电动机种类的不同,有直流电动机传动、交流电动机传动、步进电动机传动、伺服电动机传动、等等。
众所周知,直流电动机尽管比交流电动机结构复杂、成本高维修保养费用较贵,但其调速性能很好,所以,在调速传动领域中一直占主导地位。
然而,由于电力电子技术的迅速,发展,使电器传动发生了重大变革,即交流调速传动迅猛发展,电器传动交流化的新时代已经到来。
交流电动机与直流电动机相比,有结够简单、牢固、成本低廉等许多点,缺点是调速困难、现在,借助电力电子技术以解决了交流电动机调速问题,交流电动机调速传动已占主导地位。
据日本早年统计,1975年交流电动机调速与直流电动机调速之比是1 :3,而到了1985年成了3 :1。
近10多年来发展更快。
20世纪末,在工业发达国家,交流调速已占主导地位。
纵观交流电动机调速传动发展的过程,大致是沿着三个方向发展的:一个是取代直流调速实现少维修、省力化为目标的高性能交流调速;另一个是以节能为目的的,改恒速为调速,用于交流电气传动中的变频器实际上是变压(Variable Voltage,简称 VV)变频(Variable Frequency 简称VF)器,即VVVF.正弦波PWM法(SPWM)是为了克服等脉宽PWM法的缺点而发展来的.它从电动机供电电源的角度出发,着眼于如何产生一个可调频调压的三相对称正弦波电源。
变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。
在实际应用中,变频器是变频技术的核心装置,而脉冲宽度调制(PWM)技术和正弦波脉宽调制(SPWM)技术是实现变频器控制的重要手段。
什么是PWM调制技术PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度,实现对输出电压的调节。
在变频技术中,PWM被广泛应用于变频器中,以控制电动机的速度和转矩输出。
通过改变脉冲信号的占空比(脉冲宽度与周期之比),可以实现对电动机的精确控制。
当需要增大输出电压时,增加脉冲信号的宽度;当需要减小输出电压时,减小脉冲信号的宽度。
这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。
同时,PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点,被广泛应用于各种电力控制系统中。
PWM调制波形如图1所示:图1PWM调制波形PWM技术具有以下优点:高效性:由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率,因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。
通过减小电机额定电压,PWM技术可以降低电机的功耗,提高整体效率。
精确控制:PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。
通过微调脉冲宽度和周期,可以实现对电机转速和扭矩的精确调节,满足不同应用的需求。
减少机械冲击:PWM技术可以实现电机的软启动和软停止,减少了机械系统的冲击和磨损,延长了设备的使用寿命。
尽管PWM技术具有许多优点,但也存在一些局限性:谐波问题:PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分,可能对电力网络和其他设备造成干扰。
为了减少谐波,需要采取滤波和抑制措施,增加了系统的复杂性和成本。
开关损耗:PWM技术使用高频开关装置,开关的频繁操作会产生开关损耗。
这些损耗会转化为热能,需要适当的散热系统来冷却电路。
EMI干扰:由于高频开关操作,PWM技术可能会产生电磁干扰(EMI),对周围的电子设备和无线通信系统造成干扰。
电力电子技术中的PWM调制技术详解在现代工业领域中,电力电子技术扮演着至关重要的角色。
PWM (脉宽调制)技术作为电力电子技术的核心之一,已经广泛应用于各种电源和驱动系统中。
本文将深入探讨PWM调制技术的原理、应用和优势。
1. PWM调制技术的原理PWM调制技术是通过改变脉冲宽度的方式来控制电路输出的一种方法。
其基本原理是将模拟信号转换为脉冲信号,通过调整脉冲的宽度来控制输出电压或电流的大小。
PWM信号的脉冲宽度与所需输出信号的幅值成正比。
在PWM调制技术中,常用的脉冲产生方法包括比较器法、计数器法和改进型PWM等。
其中,比较器法是最常用的一种方法。
该方法通过一个比较器将输入信号与一定频率、恒定幅度的三角波进行比较,从而产生脉冲宽度调制的信号。
2. PWM调制技术的应用PWM调制技术已经广泛应用于各种电力电子设备和系统中。
以下是几个常见的应用领域:2.1 变频调速系统PWM调制技术在变频调速系统中起到了关键作用。
通过调整PWM 信号的脉冲宽度,可以实现对电机转矩和转速的精确控制。
这种技术的应用使得电机的运行更加稳定、高效,并且节省能源。
2.2 电力逆变器电力逆变器是将直流电能转换为交流电能的设备,广泛应用于太阳能发电、风能发电等领域。
PWM调制技术能够有效地控制逆变器的输出波形质量,提高逆变器的效率和稳定性。
2.3 电源管理系统在电源管理系统中,PWM调制技术能够实现电源的高效转换和稳定输出。
通过精确控制PWM信号的脉冲宽度,可以实现电源的输出电压的调节和稳定,以满足不同电器设备的需求。
3. PWM调制技术的优势PWM调制技术相比传统的模拟控制方法具有以下优势:3.1 高精度控制PWM调制技术能够精确调节输出信号的幅度,通过调整脉冲宽度来实现高精度控制。
这种精准性在很多需要精确控制的领域非常重要,比如电机调速系统和逆变器控制系统。
3.2 高效能转换由于PWM调制技术只有两种状态(高电平和低电平),因此能量损耗相对较小,能够实现高效率的能量转换。
电气传动的脉宽调制控制技术摘要:电气传动的重点在于电动机的合理使用,并通过适当的控制使生产机械按照预定的需求运行,随着各类生产机械、运输车辆以及生活电器逐渐朝向节能化环保化的方向发展,电气传动系统的应用也被赋予了全新的要求,随之直流传动系统也逐渐地被交流传动系统所取代。
脉宽调制作为电气传动自动化领域的关键技术,掌握其控制手段重点,对于进一步设计电气传动系统促使其展现更优的性能具有十分重要的意义。
本文将以交流传动系统的脉宽调制控制技术为研究重点,期待为电气传动控制优化提供参考。
关键词:交流电气传动;SPWM;SVPWM前言电气传动以电动机作为原动机,实现的是一个电能向机械能转化的过程,该过程能够满足各种机械的启动、调速、停止等生产需求,是现代社会自动化生产根本需求。
随着科学技术的发展,交流电气传动系统凭借高效率,高节能且结构简单、维护方便等优点逐渐成为电气传动系统的主流,脉宽调制控制技术也成为了整个系统中的核心所在。
一、电气传动脉宽调制控制技术概述(一)脉宽调制控制技术定义脉冲宽度调制简称脉宽调制,英文名称为Pulse Width Modulation,所以,人们更喜欢称它为PWM。
整个脉宽调制的过程,主要是利用微处理器的数字信息输出系统和控制模拟电路,通过对逆变电路开关元件的导通和关断进行电压脉冲序列的调控,使之产生相应的脉冲宽度和脉冲列周期达到改变输出电流与频率的目的。
整个调制过程冲处理器到被控系统,整个流程的所有信息皆是以数字形式呈现的,所以其间不涉及到任何的数模转换,也正是因为如此才表现出了经济节约、抗噪性能较强的优点。
交流电气传动系统的脉宽调制控制基本类型为正弦脉宽调制SPWM和电压空间矢量脉宽调制SVPWM。
(二)脉宽调制控制技术原理在PWM波形中,脉冲宽度的变化规律以正弦规律呈现,其面积相等原理就是指只要冲量大小相等,不管任何形式的正电压波形同其与坐标轴t围成的阴影面积都相等,也就是说整个控制过程当中的平均输出电流是相同的,所以这些脉冲都能够作为正弦波形或所要求的波形。
《新能源电源变换技术》课程标准一、课程基本情况一、课程编码及课程名称课程编码:16123301课程名称:新能源电源变换技术二、学时及学分总学时数:88,其中,讲授学时:64,实践(实验)学时:24。
学分:4三、适用专业及开设学期适用专业:光伏发电与应用技术专业开设学期:第4学期四、课程的性质、目标和任务新能源电源变换技术是可再生能源领域中占有重要地位的一门学科,它包括太阳能、风能、生物质能、可燃冰、潮流能、潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等利用技术。
这些能源的应用研究内容主要是计算各方面自然存在的能量,再通过研究不同机构用其吸收这些能量,将其转换为机械能,带动发电机工作。
它的应用是一门多学科的综合技术,这包括大气环境、海洋环境学、流体力学、机械设计、电工及电控学等。
通过课程学习使学生掌握新能源能利用技术的基本理论与研究方法。
通过学习使学生了解太阳光伏、太阳热能、风能、生物质能、潮汐能、地热能等可再生能源发电及燃料电池发电技术;了解电力系统中的各种储能技术及最新发展,包括超导储能、飞轮储能、电池储能、超级电容及抽水蓄能技术等;了解用于可再生能源的电力变换技术,包括变换拓扑、工作原理及性能分析;以及分布式发电系统和主干系统的相互影响及其运行与控制;了解国内外最新的可再生能源发电应用工程情况等。
五、课程的基本要求通过该课程学习可使学生了解可再生能源的生成、特点及利用方法,使学生基本掌握新能源应用研究的技术手段。
掌握太阳能、风能发电的机理及设备;燃料电池发电的机理;各种储能技术;电力电子功率变换电路;分散电源对大系统的影响分析等。
六、课程教学内容第一章绪论(共2学时)(一)本章教学目的和要求通过本章学习,对本课程所学习的知识有一个初步的了解,掌握课程的学习方法。
要求学生对能源有一个概括的认识。
(二)教学内容第1章新能源发电与控制技术导论1.1能源储备与可持续发展战略1.1.1我国的能源结构与储备1.1.2我国的可持续发展战略1.2能源的分类与基本特征1.2.1能源的分类1.2.2能源的基本特征1.2.3新能源及主要特征1.2.4分布式能源及主要特征1.3新能源发电——能源转换的重要形式1.3.1新能源发电技术的应用1.3.2我国新能源发电的现状1.3.3新能源发电及电源变换的主要形式1.4新能源发电与控制技术的经济意义1.4.1能源是经济发展的引擎1.4.2新能源发电的经济意义本章小结(三)重点与难点重点:1.能源的基本分类难点:1.新能源的开发及发展趋势第2章电源变换和控制技术基础知识(6学时)(一)本章教学目的和要求通过本章学习,对本课程所学习的知识有一个初步的了解,掌握常用电力电子器件的基本知识、使用方法。
3 PWM变频控制技术3.1 PWM控制技术概述所谓脉宽调制PWM(Pulse Width Modulation)技术是指利用全控型电力电子器件的导通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列,实现变压、变频控制并且消除谐波的技术,简称PWM技术。
当然,这对我们来说并不陌生,在前面介绍的交-直-交变压变频电路即是充分利用了这一技术。
我们的毕业设计内容也是得用PWM技术来控制电机。
所以我们有必要充分了解一下PWM技术的原理及它的优点等内容。
在变频调速系统中采用PWM技术不仅能够及时、准确地实现变压变频控制要求,而且更重要的意义是抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量,从而降低或消除了变频调速电动机的转矩脉动,提高了电动机的工作效率,扩大了调速系统的调速范围。
目前,实际工程中主要采用的PWM技术是正弦PWM(SPWM),这是因为采用这种技术的变频器输出的电压或电流波形接近于正弦波形。
PWM型变频器的主要特点是:(1)主电路只有一个可控的功率环节,开关元件少,控制线路结构得以简化;(2)整流侧使用了不可控整流器,电网功率与逆变输出电压无关,基本上接近于1;(3) VVVF在同一环节实现,与中间储能元件无关,变频器的动态响应加快;(4)通过对PWM控制方式的控制,能有效地抑制或消除低次谐波,实现接近正弦波形的输出交流电压波形。
3.1.1 PWM控制的基本原理PWM控制技术的重要理论基础就是面积等效原理:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性环节上时,其效果基本相同。
下面我们分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦波。
把图3-1(a)的正弦半波分成N等分,就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列组成的波形。
这些脉冲宽度相等,都等于π/N,但幅值不等,且脉冲顶部不是水平直线,而是曲线,各脉冲的幅值按正弦规律变化。
如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不是等宽的矩形脉冲的中点和相应正弦波部分面积(冲量)相等,图3.1 PWM波就得到3.1(b)所示的脉冲序列。
正弦脉宽调制(SPWM)控制2010-09-18 ylw527 + 关注献花(4)为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波,使电动机的输出转矩平稳,从而获得优秀的工作性能,现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成,采取脉宽调制(pulse width modulation, 简称pwm ) 控制的,只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采取晶闸管变频器。
应用最早而且作为pwm简称spwm)。
图3-1与正弦波等效的等宽不等幅矩形脉冲波序列3.1正弦脉宽调制原理一个连续函数是可以用无限多个离散函数迫近或替代的,因而可以设想用多个分歧幅值的矩形脉冲波来替代正弦波,如图3-1所示。
图中,在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅的波形(假设分出的波形数目n=12),如果每一个矩形波的面积都与相应时间段内正弦波的面积相等,则这一系列矩形波的合成面积就等于正弦波的面积,也即有等效的作用。
为了提高等效的精度,矩形波的个数越多越好,显然,矩形波的数目受到开关器件允许开关频率的限制。
在通用变频器采取的交-直-交变频装置中,前级整流器是不成控的,给逆变器供电的是直流电源,其幅值恒定。
从这点出发,设想把上述一系列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅不等宽的矩形脉冲波来替代(见图3-2),只要每个脉冲波的面积都相等,也应该能实现与正弦波等效的功能,称作正弦脉宽调制(spwm)波形。
例如,把正弦半波分作n等分(在图3-2中,n=9),把每一等分的正弦曲线与横轴所包抄的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替,矩形脉冲的幅值不变,各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合,这样就形成spwm波形。
同样,正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲波等效。
这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效的spwm波形称作单极式spwm。
图3-2spwm波形图3-3是spwm变压变频器主电路的原理图,图中vt1~vt6是逆变器的六个全控型功率开关器件,它们各有一个续流二极管(vd1~vd6)和它反并联接。