理论教育 跟踪型PWM技术详解

跟踪型PWM技术详解

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在跟踪型PWM中,常用的有滞环PWM控制。滞环控制器具有闭环调节器和脉宽调制器的双重作用,可以将误差信号直接转换为开关的PWM控制信号。图5-36为三相变流器滞环PWM原理图。为此,很多开关频率固定或开关频率变化范围有限的新型滞环PWM技术被相继提出来,但始终未得到广泛应用。

跟踪型PWM技术详解

SPWM和SVM是典型的载波调制型PWM方法。除了载波调制型PWM外,还有一种重要的PWM方法,即跟踪型PWM方法。这种方法不是用信号波对载波进行调制,而是把希望输出的电流或电压波形作为指令信号,把实际电流或电压波形作为反馈信号,通过两者的瞬时值比较来决定电路各功率开关器件的通断,使实际的输出跟踪指令信号变化。在跟踪型PWM中,常用的有滞环PWM控制。

滞环控制器具有闭环调节器和脉宽调制器的双重作用,可以将误差信号直接转换为开关的PWM控制信号。将其应用于单相并网逆变器电流控制的结构图如图5-35所示。通过同步电路和乘法电路获得与电网电压同频同相位的并网电流指令信号ig*,与实际检测的并网电流ig比较后获得的偏差Δig作为滞环比较器的输入,通过滞环比较器得到开关需要的PWM信号,从而可以控制并网电流。滞环比较器的工作原理为:电流参考信号i*g与实际电流信号ig进行比较,作为滞环控制器的输入;当ig<ig*-h时(2h为滞环宽度),滞环比较器输出高电平信号,S1、S4导通,系统输入侧电流增大;当ig>ig*+h时,滞环比较输出高电平信号,S2、S3导通,系统输入侧电流减小。这样不断进行滞环比较调节,保证ig始终跟踪给定电流ig*,且处于滞环带内。

由于开关频率远大于电网电压的频率,因此在一个开关周期可以认为电网电压ug和给定电流ig保持恒定,并且设滞环宽度为H。当开关S1、S4导通时有

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图5-35 滞环电流控制并网逆变器结构图

根据滞环比较的条件可以得到开通时间为

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同理可得关断时间为

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根据式(5-46)和式(5-47)可以得到开关频率为

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当滞环宽度固定时,功率开关器件的开关频率f变量,与下述因素有关:

f与滞环宽度成反比,滞环越宽,f越低。②变流器直流侧电压越大,交流电流变化率越快,f也越大。③交流侧电感L越大,交流电流变化率越慢,f也越小。④f与参考电流的变化率有关,参考电流变化率越大,f越小;参考电流变化率越小,f越大。

图5-36为三相变流器滞环PWM原理图

滞环PWM电流跟踪控制具有如下特点:①硬件电路简单;②属于实时控制方式,电流响应快;③无需载波,输出波形中不含特定频率的谐波分量;④属于闭环控制,跟踪性能好;⑤开关频率不固定,输出电流中谐波含量较多;⑥由于各相独立的三相电流滞环比较器缺乏协调,造成了开关负载的不均衡,从而导致开关器件的热应力不平衡。

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图5-36 三相变流器滞环PWM原理图

滞环PWM的开关频率不固定,严格意义上讲不属于传统的定频调宽PWM;非固定的开关频率使得滞环PWM在开关器件选择、滤波参数设计及热稳定性设计等方面都存在许多困难,因此在大功率电力变换器中应用有限。为此,很多开关频率固定或开关频率变化范围有限的新型滞环PWM技术被相继提出来,但始终未得到广泛应用。

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