变频器电流跟踪原理

目录摘要 (1)关键词 (1)一、电流滞环跟踪控制原理 (2)二、三相电流滞环跟踪控制系统的仿真 (5)1、建立系统仿真模型 (5)2、模块参数设置 (6)3、电路封装 (8)4、作图程序设计 (10)三、仿真波形及频谱分析 (12)四、仿真结果分析与总结 (18)1、仿真波形比较 (18)2、电流频谱分析比较 (19)3、相电压、线电压频谱分析比较 (19)4、总结 (19)五、课设心得体会 (20)六、参考文献 (21)摘要：滞环控制是一种应用很广的闭环电流跟踪控制方法，通常以响应速度快和结构简单而著称。

在各种变流器控制系统中，滞环控制单元一般同时兼有两种职能，一则作为闭环电流调节器，二则起着PWM调制器的作用，将电流参考信号转换为相应的开关指令信号.然而，滞环控制的开关频率一般具有很大的不定性，高低频率悬殊，其开关频率范围往往是人们在进行滞环控制系统设计师比较关心的重要方面,只有明确开关频率的计算方法，才便于进行开关器件、滤波参数及滞环控制参数的选择。

电流跟踪型逆变器输出电流跟随给定的电流波形变化，这也是一种PWM控制方式。

电流跟踪一般都采用滞环控制,即当逆变器输出电流与给定电流的偏差超过一定值时，改变逆变器的开关状态，使逆变器输出电流增加或减小，将输出电流与给定电流的偏差控制在一定范围内。

关键词:电流滞环跟踪PWM、闭环控制、滞环控制器HBC、环宽、电流偏差、开关频率、响应波形、频谱图一、电流滞环跟踪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i*a 与输出电流i a进行比较，电流偏差D i a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。

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。

变频器的过电流保护及处理方法变频器（Variable Frequency Drive，简称VFD）是一种用于控制交流电机转速和运行的设备，通过改变电机的输入电压和频率，实现电机的速度控制。

变频器的过电流保护是非常重要的，以避免电机以及变频器本身的受损。

过电流是指运行电机时电流超过额定值的情况，可能由多种原因引起，包括电机负载过重、电压不稳定、电机故障等。

以下是一些常见的变频器过电流保护及处理方法：1.电机过负荷保护：利用变频器的过负荷功能，设置电机的额定电流值，当电机运行电流超过额定值时，变频器会自动进行保护操作，如降低输出电压或停机。

通过合理设置过负荷保护参数，可避免电机由于长时间高负荷运行而受损。

2.电流限制功能：变频器通常会具备电流限制功能，通过设置最大输出电流值，限制输出电流的上限。

当电机工作在超负荷情况下，变频器会自动减小输出电流，以保护电机。

这是一种非常常见的过电流保护方式。

3.短路保护：变频器还应该具备短路保护功能。

当电机或变频器输出端出现短路故障时，变频器能够检测到并进行保护操作，如停机。

这可以防止短路故障引起的大电流流过电机。

4.电流检测功能：变频器通常内置电流检测功能，能够实时监测电机的输出电流。

当输出电流异常时，变频器会进行保护操作，如降低输出电压或停机。

通过监测电流变化，能够及时发现电机的故障并进行处理。

5.过流保护跟踪功能：变频器还应该具备过流保护跟踪功能，能够记录并跟踪过电流事件。

这对于故障排查和后期分析非常有帮助，可以帮助确定过电流的原因，并采取适当的措施进行处理。

除了上述的过电流保护功能外，还有一些其他的处理方法可以采取，以帮助解决过电流问题：1.检查电机负载：过电流可能是由于电机负载过重引起的，因此可以检查负载情况，是否存在异常或过大的负载。

如果负载过重，可以考虑减少负载或增加电机容量。

2.检查供电电压：电压不稳定也可能导致电机过电流，因此需要检查供电电压的稳定性。

6.3 变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM)技术本节提要正弦波脉宽调制(SPWM)技术电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术控制技术（或称磁链跟踪控制技术）电压空间矢量PWM(SVPWM)PWM技术就是利用半导体器件的开通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，以实现变频、变压并有效控制和消除谐波的一门技术。

我们把PWM技术分为三类1、正弦PWM技术（电压、电流、磁通为正弦目的各种PWM方案）2、优化PWM技术3、随机PWM技术一、正弦波脉宽调制(SPWM)技术1. PWM调制原理以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrier wave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulation wave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。

按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。

这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidal pulse width modulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。

2. SPWM控制方式如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM 波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。

如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式。

规则采样法原理三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc自然采样法中，脉冲中点不和三角波一周期的中点（即负峰点）重合规则采样法使两者重合，每个脉冲的中点都以相应的三角波中点为对称，使计算大为简化在三角波的负峰时刻tD对正弦信号波采样得D点，过 D作水平直线和三角波分别交于A、B 点，在A点时刻 tA和B点时刻 tB控制开关器件的通断脉冲宽度 d 和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近根据上述采样原理和计算公式，可以用计算机实时控制产生SPWM波形。

变频器工作原理讲解变频器是一种用来控制交流电动机转速的设备，广泛应用于工业生产中。

它通过改变电机输入的频率和电压，可以实现电机的调速运行，从而满足不同工况下的需求。

在本文中，我们将深入探讨变频器的工作原理，帮助读者更好地理解这一关键设备。

变频器的组成变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制系统组成。

整流器将交流电源转换为直流电，滤波器用于平滑输出的直流电，逆变器将直流电转换为可控的交流电，而控制系统则控制逆变器的工作，实现对电机转速的调节。

变频器的工作原理1.整流器阶段：在整流器阶段，交流电源的输入被转换为直流电，并通过滤波器得到平稳的直流电。

这一阶段的作用是将交流电源转换为直流电，为逆变器阶段提供稳定的电源。

2.逆变器阶段：在逆变器阶段，直流电被转换为可控的交流电。

逆变器根据控制系统的信号，调节输出的频率和电压，从而控制电机的转速。

逆变器是变频器的关键部分，决定了电机的性能和运行效果。

3.控制系统：控制系统监测电机的运行状态，根据实际需求调节逆变器的输出。

控制系统可以根据外部输入的信号，实现速度、转矩等参数的闭环控制，确保电机的稳定运行。

变频器的优势1.节能降耗：变频器能够根据实际负载需求，调节电机的转速和电流，降低电机运行时的功耗，实现节能效果。

2.调速灵活：变频器可以灵活调节电机的转速，适应不同的工况需求，提高生产效率和产品质量。

3.减少电网冲击：通过变频器控制电机的启动和停止过程，减少电网冲击，延长设备的使用寿命。

结语变频器作为一种重要的电气控制设备，在工业生产中发挥着关键作用。

通过本文对变频器的工作原理进行讲解，希未读者能够更好地理解变频器的工作过程和优势，为实际应用提供参考。

在日后的工程实践中，可以根据需求选择合适的变频器，并合理应用于生产中，实现节能、高效的生产目标。

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。

变频器工作原理与结构图文详解—变频器的功能作用分析变频器变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。

变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

变频器基本组成变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。

整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。

高容量电容：存储转换后的电能。

逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。

控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。

变频器的结构与原理图解变频器的发展也同样要经历一个徐徐渐进的过程，最初的变频器并不是采用这种交直交：交流变直流而后再变交流这种拓扑，而是直接交交，无中间直流环节。

这种变频器叫交交变频器，目前这种变频器在超大功率、低速调速有应用。

其输出频率范围为：0-17（1/2－1/3 输入电压频率），所以不能满足许多应用的要求，而且当时没有IGBT，只有SCR，所以应用范围有限。

变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源，其优点是效率高，能量可以方便返回电网，其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2，否则输出波形太差，电机产生抖动，不能工作。

故交交变频器至今局限低转速调速场合，因而大大限制了它的使用范围。

变频器电路结构框架图矩阵式变频器是一种交交直接变频器，由9个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。

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。

变频器工作原理及其在电机控制中的作用随着科技的不断发展，电机在工业生产和生活中的应用越来越广泛。

而电机的控制和调节是保证其正常运行的关键。

在电机控制中，变频器起到了至关重要的作用。

本文将介绍变频器的工作原理以及其在电机控制中的作用。

一、变频器的工作原理变频器是一种能够改变电源频率的电子设备，通过改变电源频率来控制电机的转速和输出功率。

其工作原理主要分为三个部分：整流、滤波和逆变。

首先是整流部分，变频器将交流电源转换为直流电源，这是为了提供给后续的逆变部分使用。

整流部分通常采用整流桥电路，将交流电源的正负半周期分别整流为正向和负向的直流电压。

接下来是滤波部分，其作用是将整流后的直流电压进行滤波处理，以去除其中的脉动成分。

常见的滤波电路包括电容滤波和电感滤波。

电容滤波主要通过电容器对电压进行平滑处理，而电感滤波则利用电感元件对电流进行平滑处理。

最后是逆变部分，变频器将滤波后的直流电压通过逆变器转换为交流电压，并通过改变逆变器的输出频率来控制电机的转速。

逆变部分通常采用晶闸管或者功率场效应管等元件来实现，通过不同的开关方式来改变输出的电压和频率。

二、变频器在电机控制中的作用1. 调节电机转速变频器可以通过改变输出频率来调节电机的转速，从而实现对电机的精确控制。

通过调节变频器的参数，可以实现电机的平稳启停、快速启动、定速运行等功能。

这在一些需要频繁调整转速的场合非常重要，如风机、水泵等。

2. 节能降耗传统的电机控制方式通常采用调压降频的方式来实现转速调节，但这种方式会造成大量的能量浪费。

而变频器通过改变频率来控制电机转速，可以使电机在不同负载下工作在最佳效率点，从而实现节能降耗的目的。

据统计，使用变频器可以节约电能20%以上。

3. 提高电机的运行可靠性变频器具有过载保护、短路保护、过压保护等功能，可以有效保护电机的安全运行。

此外，变频器还可以通过软启动功能来减少电机的启动冲击，延长电机的使用寿命。

这对于一些对电机运行稳定性要求较高的场合非常重要。

变频器的原理和作用变频器，又称为逆变器，是一种能够改变电源频率的电力变换设备。

它将直流电能转换成交流电能，并且能够通过控制输出频率来实现对电机的调速和控制。

变频器的原理和作用是其能够实现直流电能到交流电能的转换，并且通过控制输出频率来实现对电机的调速和控制。

下面将详细介绍变频器的工作原理和主要作用。

一、变频器的工作原理变频器的工作原理是基于电力电子技术和控制技术的应用实现的。

其基本原理是通过将输入的直流电能转换成高频电能，再将高频电能变换为所需的输出电能。

以下是变频器工作的基本原理：1.整流：变频器的输入端接受交流电源的输入，并利用整流电路将交流电转换为直流电，这一过程称为整流。

变频器通常采用三相全波整流电路，将交流电转换为直流电并提供给后续的部分。

2.滤波：在整流后，通过滤波电路将直流电中的脉动和噪声去除，得到平滑的直流电信号。

滤波电路通常采用电容器进行滤波，以确保输出的直流电信号稳定。

3.逆变：在滤波后的直流电通过逆变器进行逆变处理，将直流电转换为交流电。

逆变器是变频器的核心部分，其通过PWM技术（脉宽调制技术）将直流电转换为可以控制输出频率和电压的交流电。

4.滤波：逆变后的交流电通过滤波电路进行再次滤波，去除逆变过程中产生的高频成分，使得输出的交流电信号更加平稳。

通常，滤波电路采用电感和电容进行滤波。

5.输出控制：经过整流、滤波、逆变和滤波后，变频器的输出电能已经完成了频率和电压的转换，可以通过控制变频器的控制电路来实现对输出频率和电压的调整。

6.驱动负载：最后，变频器的输出电能驱动所需的负载，通常是电动机。

变频器通过输出交流电能来驱动电动机，实现对电动机的调速和控制。

以上是变频器的基本工作原理，通过将输入的直流电能转换为输出的交流电能，变频器能够实现对电机的调速和控制。

二、变频器的主要作用1.调速控制：变频器最主要的作用就是实现对电机的调速和控制。

通过控制变频器输出的频率，可以实现对电机的转速进行精准控制。