电流滞环控制pwm

电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术的仿真桂寒 120100068摘要：电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术的仿真所采用的器件简单，利用simulink工具分析了在电流跟踪控制中采用滞环宽度并讨论了滞环宽度与开关频率和控制精度之间的关系，给出了各波形。

关键词：电流滞环控制 脉宽控制 滞环宽度控制法 1. 前言 2.应用PWM 控制技术的变压变频器一般都是电压源型的，它可以按需要方便地控制其输出电压，为此前面两小节所述的PWM 控制技术都是以输出电压近似正弦波为目标的。

但是，在电流电机中，实际需要保证的应该是正弦波电流，因为在交流电机绕组中只有通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值，不含脉动分量。

因此，若能对电流实行闭环控制，以保证其正弦波形，显然将比电压开环控制能够获得更好的性能。

2. 电流滞环跟踪控制原理2.1 单相电流滞环控制原理常用的一种电流闭环控制方法是电流滞环跟踪 PWM （Current Hysteresis Band PWM ——CHBPWM ）控制，具有电流滞环跟踪 PWM 控制的 PWM 变压变频器的A 相控制原理如1图所示。

图1 电流滞环跟踪控制的A 相原理图图中，电流控制器是带滞环的比较器，环宽为2h 。

将给定电流 *a i 与输出电流 a i 进行比较，电流偏差 ∆ a i 超过时 ±h ，经滞环控制器HBC 控制逆变器 A 相上（或下）桥臂的功率器件动作。

B 、C 二相的原理图均与此相同。

采用电流滞环跟踪控制时，变压变频器的电流波形与PWM 电压波形示于图6-23。

⏹ 如果， a i < *a i ， 且*a i - a i ≥ h ，滞环控制器 HBC 输出正电平，驱动上桥臂功率开关器件V1导通，变压变频器输出正电压，使a i 增大。

当增长到与*a i 相等时，虽然滞环比较器的输入信号的符号发生了变化，但HBC 仍保持正电平输出，保持导通，使a i 继续增大 ⏹直到达到a i = *a i + h ， a i = –h ，使滞环翻转，HBC 输出负电平，关断V1 ，并经过延时后驱动V4，直到电流的负半周V4才能导通。

电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术的仿真桂寒 120100068摘要:电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术的仿真所采用的器件简单,利用simulink 工具分析了在电流跟踪控制中采用滞环宽度并讨论了滞环宽度与开关频率与控制精度之间的关系,给出了各波形。

关键词:电流滞环控制 脉宽控制 滞环宽度控制法 1. 前言 2.应用PWM 控制技术的变压变频器一般都就是电压源型的,它可以按需要方便地控制其输出电压,为此前面两小节所述的PWM 控制技术都就是以输出电压近似正弦波为目标的。

但就是,在电流电机中,实际需要保证的应该就是正弦波电流,因为在交流电机绕组中只有通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值,不含脉动分量。

因此,若能对电流实行闭环控制,以保证其正弦波形,显然将比电压开环控制能够获得更好的性能。

2、 电流滞环跟踪控制原理2、1 单相电流滞环控制原理常用的一种电流闭环控制方法就是电流滞环跟踪 PWM(Current Hysteresis Band PWM ——CHBPWM)控制,具有电流滞环跟踪 PWM 控制的 PWM 变压变频器的A 相控制原理如1图所示。

图1 电流滞环跟踪控制的A 相原理图图中,电流控制器就是带滞环的比较器,环宽为2h 。

将给定电流 *a i 与输出电流 a i 进行比较,电流偏差 ∆ a i 超过时 ±h ,经滞环控制器HBC 控制逆变器 A 相上(或下)桥臂的功率器件动作。

B 、C 二相的原理图均与此相同。

采用电流滞环跟踪控制时,变压变频器的电流波形与PWM 电压波形示于图6-23。

⏹ 如果, a i < *a i , 且*a i - a i ≥ h ,滞环控制器 HBC 输出正电平,驱动上桥臂功率开关器件V1导通,变压变频器输出正电压,使a i 增大。

当增长到与*a i 相等时,虽然滞环比较器的输入信号的符号发生了变化,但HBC 仍保持正电平输出,保持导通,使a i 继续增大 ⏹直到达到a i = *a i + h , a i = –h ,使滞环翻转,HBC 输出负电平,关断V1 ,并经过延时后驱动V4,直到电流的负半周V4才能导通。

PWM整流器是什么？及PWM整流器控制原理电子元器件是推动国民经济发展的重要因素之一，然而在这个电子科技技术日新月异的时代，消费者对电子类的产品需求更是呈现出的多元化发展趋势，同时产品对电子元器件的性能有了更高的要求。

而作为被广泛应用的PWM整流器也不例外。

那么什么是PWM整流器？及PWM整流器控制原理是什么？华强北IC代购网为你一一解答。

PWM整流器是什么随着功率半导体开关器件技术的进步，电力电子变流装置得到飞速的发展，从而衍生出了以脉宽调制（PWM）为基础的各类变流装置，例如变频器、逆变电源、高频开关电源等。

经过几十年的研究与发展，PWM整流器技术已日趋成熟。

根据其能量是否可双向流动从而派生出可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器；而其拓扑结构从最初的单向、三相电路发展到多相组合以及多电平拓扑电路；在控制开关方面，软开关调制逐渐开始代替单纯的硬开关调制；其功率等级从千瓦级发展到兆瓦级。

PWM整流器基本控制原理PWM整流器的控制目标有两个：一是使直流侧输出电压稳定；二是使交流侧输入功率因数为1或可控。

为了方便大家查阅，华强北IC代购网对PWM整流器基本控制原理归纳出以下几点：1、直接电流控制依据PWM整流器的动态方程，直接电流可对瞬时电流的波形进行高精度的控制，具有很好的动态性能，并且能够有效的防止过载和实现过流保护。

另一方面，直接电流控制对PWM整流器的控制都是采用双向闭环控制，通过直流母线电压的调节得到交流电流的电值，从而达到减小误差和产生调制的作用。

优点：良好的动态性能、高精度、低误差。

2、间接电流控制间接电流控制也成为幅相控制，通过控制整流桥交流侧击波电压的幅度值达到控制输入PWM整流器电流的目的。

与直接电流控制不一样，间接电流控制是通过开环实现对输入电流进行控制。

优点：成本低、结构简单；缺点：较大电流超调、电流震荡剧烈。

3、预测电流控制预测电流控制其本质就是采用模型误差反馈校正，根据PWM整流器实际电流的误差和电路参数等信息，计算出合适的电压矢量。

一、引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。

PWM的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。

由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。

对于定频调宽的PWM闭环反馈控制系统，主要有五种PWM反馈控制模式。

下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。

二、开关电源PWM的五种反馈控制模式1. 电压模式控制PWM (VOLTAGE-MODE CONTROL PWM)：如图1所示为BUCK降压斩波器的电压模式控制PWM反馈系统原理图。

电压模式控制PWM是六十年代后期开关稳压电源刚刚开始发展起就采用的第一种控制方法。

该方法与一些必要的过电流保护电路相结合，至今仍然在工业界很好地被广泛应用。

电压模式控制只有一个电压反馈闭环，采用脉冲宽度调制法，即将电压误差放大器采样放大的慢变化的直流信号与恒定频率的三角波上斜波相比较，通过脉冲宽度调制原理，得到当时的脉冲宽度，见图1A中波形所示。

逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加。

主要缺点是暂态响应慢。

当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时，因为有较大的输出电容C及电感L相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才能传至PWM比较器将脉宽展宽。

这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因。

图1A电压误差运算放大器（E/A）的作用有三：①将输出电压与给定电压的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。

几种PWM控制方法引言采样控制理论中有一个重要结论：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。

PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。

按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。

直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。

随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM 控制技术获得了空前的发展。

到目前为止，已出现了多种PWM控制技术，根据PWM控制技术的特点，到目前为止主要有以下8类方法。

1 相电压控制PWM1.1 等脉宽PWM法[1]VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM（Pulse Amplitude Modulation）控制技术来实现的，其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压。

等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的，是PWM法中最为简单的一种。

它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。

相对于PAM法，该方法的优点是简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但同时也存在输出电压中除基波外，还包含较大的谐波分量。

1.2 随机PWM在上世纪70年代开始至上世纪80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般不超过5kHz，电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注。

三相滞环pwm电流控制器的相关元器件介绍三相滞环PWM电流控制器是一种广泛用于各种电力系统中的控制器，主要用于调节和控制电力系统中的三相电流。

在现代电力系统中，三相电流控制器扮演着非常重要的角色，可以有效地实现电力系统的稳定运行和功耗控制。

本文将介绍三相滞环PWM电流控制器的相关元器件，包括功率管、电感、电容、控制芯片等。

1.功率管功率管是三相滞环PWM电流控制器中非常重要的元器件之一，它主要用于控制电流的开关和导通。

在三相滞环PWM电流控制器中，通常会采用MOSFET、IGBT等功率管作为开关器件，这些功率管能够在较高频率下进行快速的导通和关断，从而实现对电流的精确控制。

同时，功率管还具有较低的导通压降和较小的开关损耗，能够提高系统的效率和稳定性。

2.电感电感是另一个重要的元器件，它主要用于储存能量和平滑电流。

在三相滞环PWM电流控制器中，通常会采用高频变压器或者电感元件作为电感，通过存储和释放磁能来实现对电流的调节和控制。

电感具有响应速度快、能量损耗小的特点，能够有效地提高电流控制的精确度和稳定性。

3.电容电容是三相滞环PWM电流控制器中的另一个重要元器件，它主要用于平滑电流波形和滤波。

在三相滞环PWM电流控制器中，电容通常会被放置在输出端，用于滤除电流中的高频噪声和谐波，从而保证电流的稳定性和纯度。

同时，电容还具有能量存储和释放的特性，能够提高系统的响应速度和功率密度。

4.控制芯片控制芯片是三相滞环PWM电流控制器中的核心元器件，它主要用于实现电流控制算法和PWM调制。

在现代电力系统中，控制芯片通常会采用数字信号处理器（DSP）或者嵌入式微处理器作为控制芯片，这些控制芯片具有较高的计算性能和灵活的编程能力，能够实现各种复杂的电流控制算法，并且具有良好的抗干扰能力和稳定性。

5.传感器传感器是三相滞环PWM电流控制器中的另一个重要元器件，它主要用于实时监测电流和反馈控制信号。

在电力系统中，通常会采用霍尔传感器或者电流互感器作为传感器，这些传感器能够对电流进行准确的检测和采样，并将检测到的信号传输给控制芯片，从而实现闭环控制和反馈调节。

2.3 PWM 整流器电流控制技术由以上对三相PWM 整流器的建模分析可知，PWM 整流器能同时完成直流电压和交流侧电流的控制。

目前，间接电流控制和直接电流控制是VSR 两种主要的控制策略[30]。

间接电流策略简单，不需要进行电流反馈，依据电路关系，通过对整流器交流侧基波电压的控制来控制交流侧电流。

但间接电流控制主要缺点是电流动态响应慢，依赖于电路参数的准确性。

直接电流控制包括：滞环电流控制、固定开关频率电流控制、空间矢量电流控制等，这些策略能够实现电流快速响应，具有较好的动态相应性能。

2.3.1 PWM 整流器间接电流控制技术间接电流控制通过对PWM 整流器交流侧基波电压的控制，实现对交流侧电流的控制，该控制策略无需对交流侧电流进行采样闭环，因而是一种相对简单的VSR 电流控制方案[31]。

设三相对称，以A 相为例，设A 相交流输入电压为E ，交流侧电流为I ，滤波电感为L ，线路电阻为R ，整流器交流侧基波电压为V ，则由戴维南电压定律可得：()j L R ω=++E V I (2-33)当E 、L 、R 确定时，通过PWM 控制VSR 输出的交流侧基波电压V ，便能间接控制交流侧电流I 。

设：()sin()()sin()E t E t I t I t ωωϕ=⎧⎨=+⎩(2-34) 则根据(2-33)式可计算得此时VSR 交流基波电压瞬时表达式为：()sin()sin()sin()2V t E t LI t RI t πωωωϕωϕ=-++-+ (2-35)从而，如果可以控制VSR 交流侧输出式(2-35)所描述的基波电压，则此时交流侧的电流即为()sin()I t I t ωϕ=+。

通过该控制ϕ角值便能实现对功率因素的控制，当ϕ角等于0时，PWM 整流器属于单位功率因数运行状态。

使用SPWM 算法，设三角载波的幅值为±U T ，当载波频率足够高时，可忽略VSR 交流侧的谐波电压，当A 相的调制正弦信号为：()sin()ma m u t U t ωγ=+ (2-36)则与其对应VSR 交流侧基波电压表达式为：()sin()2m dc a TU Uu t t U ωγ=+ (2-37)式中dc U 为VSR 直流侧电压，当三角载波的幅值为±1时，由式(2-36)和式(2-37)可知，只需将所需的交流侧基波电压乘以2dcU ，即可得到该交流侧基波电压所对应的正弦调制信号。

三相滞环pwm电流控制器的元器件介绍三相滞环PWM电流控制器是一种用于电力电子设备控制的常用方法。

以下是该控制器的主要元器件及其功能的介绍。

1.三相交流电源：三相交流电源是三相滞环PWM电流控制器的输入端。

它提供了电力电子设备所需的三相交流电。

通过调节电压和频率，可以控制电力电子设备的输入功率。

2.整流器：整流器的作用是将三相交流电源的交流电转换为直流电。

整流器通常由六个二极管组成，可以将交流电转换为直流电。

3.滤波器：滤波器用于减小整流器输出直流电的脉动和噪声。

常用的滤波器有电容滤波器和电感滤波器。

在三相滞环PWM电流控制器中，通常采用电感滤波器来减小直流电的脉动和噪声。

4.逆变器：逆变器是三相滞环PWM电流控制器的核心组成部分。

它将直流电转换为交流电，并且可以通过调节逆变器的输出频率和电压来控制电力电子设备的输出功率。

在三相滞环PWM电流控制器中，逆变器通常采用晶体管或晶闸管等电力电子开关器件组成。

5.PWM控制器：PWM控制器是三相滞环PWM电流控制器的核心控制部分。

它通过比较输入信号与高频三角波或正弦波的形状来产生PWM脉冲信号，调节逆变器的开关状态，从而控制电力电子设备的输出电流和电压。

在三相滞环PWM电流控制器中，PWM控制器通常采用微处理器或专用集成电路来实现。

6.电流传感器：电流传感器用于检测电力电子设备的输出电流。

在三相滞环PWM电流控制器中，通常采用磁性传感器或电流互感器等来检测输出电流。

检测到的电流信号被送到PWM控制器中，作为控制电流的反馈信号。

7.电压传感器：电压传感器用于检测电力电子设备的输出电压。

在三相滞环PWM电流控制器中，通常采用电压互感器或分压器等来检测输出电压。

检测到的电压信号可以作为控制电压的反馈信号，也可以用于调节逆变器的输出电压。

8.电抗器：电抗器用于限制电流的变化率和调节输出电流的波形。

在三相滞环PWM电流控制器中，通常采用铁芯电抗器和空心电抗器等来限制电流的变化率和调节输出电流的波形。