关于SPWM、pwm、有源滤波、电流跟踪控制等的英文文献及其中文翻译
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有源电力滤波器控制策略综述 李建林,张仲超 (浙江大学玉泉校区,浙江 杭州 310027) 摘 要: 针 对 空 间 矢 量 最 优 控 制 、 定 频 滞 环 电 流 控 制 、 单 周 控 制 、 变 结 构 控 制 等 几 种 目 前 在 有 源 电 力 滤 波 器 ( APF) 控 制 中 较 新 、 应 用 较 广 的 方 法 进 行 了 对 比 分 析 , 指 出 了 它 们 各 自 的 优 缺 点 及 应 用 范 围 。 提 出 了 基 于 单 位 功 率 因 数 (UPF)控 制 和 组 合 变 流 器 相 移 SPWM两 种 控 制 策 略 , 并 进 行 了 仿 真 验 证 。 关键词: 单 周 控 制 ; 变 结 构 控 制 ; 单 位 功 率 因 数 控 制 ; 组 合 变 流 器 相 移 SPWM 1 引 言 近 年 来 , 随 着 电 力 电 子 技 术 的 发 展 , 电 力 电 子 装 置 的 应 用 越 来 越 广 , 它 所 产 生 的 谐 波 和 无 功 功 率 给 电 网 带 来 的 各 种 危 害 也 越 来 越 大 。 为 了 抑 制 高 次 谐 波 和 补 偿 无 功 功 率 , 近 几 年 出 现 了 许 多 新 型 的 无 功 补 偿 装 置 和 有 源 滤 波 系 统 。 这 些 装 置 虽 然 各 有 不 同 , 但 有 一 点 是 共 同 的 , 即 要 求 准 确 快 速 地 检 测 出 谐 波 和 无 功 功 率 , 从 而 实 现 快 速 补 偿 。 有 源 电 力 滤 波 器 ( APF) 的 关 键 技 术 之 一 就 是 逆 变 器 的 PWM技 术 , 目 前 常 用 的 PWM技 术 有 : 1) 基 于 正 弦 波 对 三 角 波 调 制 的 SPWM技 术 ; 2) 基 于 消 除 特 定 次 数 谐 波 的 HEPWM技 术 ; 3) 基 于 电 流 滞 环 跟 踪 控 制 的 PWM技 术 。 第 一 种 方 法 适 用 于 模 拟 系 统 , 在 微 机 控 制 系 统 中 很 少 采 用 ; 第 二 种 方 法 需 要 预 先 计 算 出 要 消 除 的 若 干 次 指 定 谐 波 , 在 负 载 经 常 变 化 的 情 况 下 , 跟 随 特 性 难 以 保 证 ; 第 三 种 方 法 比 较 适 合 微 机 控 制 , 其 原 理 为 实 时 检 测 逆 变 器 的 输 出 、 并 与 跟 踪 目 标 进 行 比 较 , 当 偏 差 超 出 允 许 的 边 带 时 , 控 制 器 动 作 , 使 偏 差 减 小 。 一 般 来 说 , 波 形 质 量 , 开 关 损 耗 , 电 压 利 用 率 等 是 衡 量 PWM方 法 的 几 个 重 要 指 标 , 随 着 现 代 大 功 率 器 件 开 关 频 率 的 不 断 提 高 , 波 形 质 量 问 题 己 得 到 了 较 好 的 解 决 , 而 开 关 损 耗 问 题 却 日 益 严 重 , 以 电 路 拓 扑 改 进 为 代 表 的 软 开 关 技 术 在 解 决 开 关 损 耗 问 题 的 同 时 也 带 来 电 路 结 构 复 杂 化 的 问 题 , 对 复 杂 电 路 尤 其 如 此 。 所 以 , 如 何 从 PWM控 制 方 法 的 优 化 上 减 小 开 关 损 耗 , 是 一 个 值 得 探 讨 的 问 题 。 针 对 APF的 控 制 , 相 关 文 献 提 出 了 各 种 控 制 方 法 , 如 正 弦 三 角 波 调 制 , 代 价 函 数 最 小 PWM法 和 空 间 矢 量 PWM法 、 单 周 控 制 、 无 差 拍 控 制 、 变 结 构 控 制 等 。 这 里 简 单 介 绍 几 种 较 好 、 较 新 的 控 制 方 法 。 2 各 种 控 制 策 略 综 述 2. 1 空 间 矢 量 最 优 控 制 空 间 电 压 矢 量 法 (SVPWM)也 叫 磁 通 正 弦PWM法 。 它 以 三 相 对 称 正 弦 波 电 压 供 电 时 交 流 电 动 机 的 理 想 磁 通 圆 为 基 淮 , 用 逆 变 器 不 同 的 开 关 模 式 所 产 生 实 际 磁 通 去 迫 近 基 准 圆 磁 通 。 由 它 们 的 比 较 结 果 决 定 逆 变 器 的 开 关 , 形 成 PWM波 形 。 此 法 从 电 动 机 的 角 度 出 发 , 把 逆 变 器 和 电 机 看 作 一 个 整 体 , 使 电 机 获 得 幅 值 恒 定 的 圆 形 磁 场 。 通 过 控 制 磁 通 或 电 压 矢 量 导 通 时 间 , 用 尽 可 能 多 的 多 边 形 磁 通 去 逼 近 正 弦 磁 通 。 具 体 方 法 又 分 为 磁 通 开 环 式 和 磁 通 闭 环 式 。 磁 通 开 环 法 用 两 个 非 零 矢 量 和 一 个 零 矢 量 合 成 一 个 等 效 的 电 压 矢 量 , 若 采 样 时 间 足 够 小 , 可 合 成 任 意 电 压 矢 量 。 此 法 输 出 电 压 正 弦 波 调 制 时 提 高 l5% , 谐 波 电 流 有 效 值 之 和 接 近 最 小 。 磁 通 闭 环 式 引 入 磁 通 反 馈 , 控 制 磁 通 的 大 小 和 变 化 的 速 度 。 在 比 较 估 算 磁 通 和 给 定 磁 通 后 , 根 据 误 差 决 定 产 生 下 一 个 电 压 矢 量 , 形 成 PWM波 形 。 这 种 方 法 克 服 了 磁 通 开 环 法 的 不 足 , 解 决 了 电 机 低 速 时 , 定 子 电 阻 影 响 大 的 问 题 , 减 小 了 电 机 的 脉 动 和 噪 音 。 有 的 学 者 提 出 一 种 应 用 于 新 型 三 电 平 PWM高 频 整 流 系 统 的 电 压 空 间 矢 量 PWM调 制 控 制 方 式 [1], 使 得 系 统 不 仅 能 控 制 有 功 功 率 的 传 输 , 而 且 能 提 供 无 功 功 率 的 吞 吐 。 它 不 仅 优 化 开 关 矢 量 , 降 低 开 关 频 率 , 提 高 直 流 侧 电 压 利 用 率 , 减 小 AC侧 输 入 电 流 的 总 谐 波 畸 变 率 , 而 且 在 中 点 电 位 控 制 方 面 也 易 于 实 现 。 将 开 关 矢 量 划 分 为 4类 : 小 开 关 矢 量 , 零 开 关 矢 量 , 中 开 关 矢 量 , 大 开 关 矢 量 ( 见 图 1) 。 开 关 矢 量 选 择 及 优 化 的 原 则 如 下 : 1) 为 了 优 化 开 关 频 率 , 开 关 矢 量 选 择 应 该 是 每 次 开 关 矢 量 变 化 时 , 只 有 一 个 开 关 函 数 变 动 , 而 且 变 动 值 循 环 ; 2) 在 一 个 开 关 周 期 中 , 开 关 矢 量 的 选 择 是 对 称 的 ; 3) 零 矢 量 或 等 效 零 矢 量 的 作 用 时 间 是 等 分 分 配 的 ; 4) 考 虑 正 开 关 矢 量 和 负 开 关 矢 量 的 协 调 作 用 来 平 衡 中 点 电 位 的 浮 动 。 基 于 电 压 矢 量 的 控 制 方 法 本 身 就 有 较 高 的 直 流 电 压 利 用 率 和 控 制 精 度 , 利 用 该 方 法 能 方 便 地 判 定 参 考 电 压 矢 量 所 在 区 域 , 从 而 应 用 最 优 电 压 矢 量 进 行 控 制 , 使 得 SVPWM性 能 进 一 步 提 高 。 2. 2 滞 环 电 流 控 制 滞 环 电 流 控 制 是 一 种 简 单 的 Bang� bang控 制 , 它 集 电 流 控 制 与 PWM于 一 体 。 实 际 电 流 与 指 令 电 流 的 上 、 下 限 相 比 较 , 交 点 作 为 开 关 点 。 指 令 电 流 的 上 、 下 限 形 成 一 个 滞 环 。 滞 环 电 流 控 制 具 有 以 下 特 点 : 1) 滞 环 电 流 控 制 是 基 于 电 流 暂 态 的 控 制 , 具 有 动 态 响 应 速 度 快 、 鲁 棒 性 好 的 优 点 ; 2) 滞 环 电 流 控 制 本 质 是 一 种 隐 含 载 波 的 变 频 SPWM调 制 方 式 , 在 三 相 高 功 率 因 数 整 流 器 中 , 滞 环 控 制 的 隐 含 载 波 频 率 随 电 网 电 压 做 周 期 性 变 化 , 变 化 频 率 为 工 频 的 2倍 ; 3) 滞 环 电 流 控 制 输 出 频 谱 范 围 宽 , 滤 波 较 困 难 , 谐 波 能 量 均 匀 分 布 在 较 宽 的 频 带 范 围 内 。 该 方 法 将 指 令 电 流 值 与 实 际 补 偿 电 流 的 差 值 输 入 到 具 有 滞 环 特 性 的 比 较 器 中 , 然 后 用 比 较 器 的 输 出 来 控 制 逆 变 器 的 开 关 器 件 。 与 三 角 载 波 控 制 方 式 相 比 , 该 方 法 开 关 损 耗 小 , 动 态 响 应 快 。 但 是 , 该 方 法 使 开 关 频 率 变 化 较 大 , 容 易 引 起 脉 冲 电 流 和 开 关 噪 声 。 后 来 , 为 限 定 开 关 频 率 的 最 大 值 而 提 出 了 变 滞 环 带 宽 的 改 进 算 法 , 这 必 将 影 响 响 应 速 度 和 补 偿 电 流 跟 踪 精 度 。 为 了 解 决 滞 环 电 流 控 制 变 频 的 缺 点 , 仍 有 不 少 学 者 在 探 索 改 进 的 方 案 , 比 如 : 限 制 最 高 开 关 频 率 , 通 过 改 变 滞 环 宽 度 实 现 恒 频 控 制 等 。 目 前 应 用 于 有 源 滤 波 器 的 电 流 控 制 方 法 一 般 有 两 类 , 即 滞 环 电 流 控 制 方 法 和 三 角 波 电 流 控 制 方 法 。 前 者 精 度 较 高 且 响 应 快 , 但 开 关 频 率 可 能 波 动 很 大 , 后 者 开 关 频 率 恒 定 , 装 置 安 全 性 较 高 , 但 响 应 较 慢 , 精 度 较 低 。 而 基 于 电 压 矢 量 的 控 制 方 法 有 较 高 的 直 流 电 压 利 用 率 和 控 制 精 度 。 为 解 决 既 能 保 持 恒 定 的 开 关 频 率 , 有 较 高 的 直 流 电 压 利 用 率 , 又 能 同 时 提 高 有 源 滤 波 器 性 能 和 效 率 的 难 题 ,有 人 提 出 一 种 新 的 基 于 优 化 电 压 矢 量 的 有 源 滤 波 器 定 频 滞 环 电 流 控 制 方 法 [2]。 它 的 主 要 原 理 是 保 持 一 相 开 关 合 于 下 臂 不 动 , 用 其 余 两 相 开 关 去 独 立 控 制 相 应 的 相 间 电 流 , 并 不 需 要 估 计 阻 抗 参 数 , 便 能 实 现 两 相 解 耦 , 进 而 在 传 统 的 滞 环 控 制 中 实 现 了 开 关 定 频 。 该 方 法 的 特 点 , 一 是 能 快 速 正 确 判 定 参 考 电 压 矢 量 的 区 域 , 从 而 选 择 优 化 电 压 矢 量 去 控 制 电 流 , 二 是 可 选 择 逆 变 器 中 的 两 个 适 当 的 开 关 去 独 立 控 制 相 应 的 两 个 相 间 电 流 , 不 需 估 计 阻 抗 值 即 可 实 现 开 关 定 频 化 。 在 达 到 较 高 的 控 制 精 度 、 保 证 较 高 的 输 出 电 压 的 同 时 , 还 实 现 了 开 关 的 定 频 化 , 从 而 使 有 源 滤 波 器 的 综 合 性 能 有 明 显 提 高 。 2. 3 单 周 控 制 单 周 控 制 法 , 又 称 积 分 复 位 控 制 ( Integration Reset Control, 简 称 IRC) 作 为 一 种 非 线 性 控 制 法 , 最 早 由 美 国 学 者 Keyue M.Smedley和 S1obodan Cuk提 出 。 该 技 术 同 时 具 有 调 制 和 控 制 的 双 重 性 , 通 过 复 位 开 关 、 积 分 器 、 触 发 电 路 、 比 较 器 达 到 跟 踪 指 令 信 号 的 目 的 。 单 周 控 制 器 由 控 制 器 、 比 较 器 、 积 分 器 及 时 钟 组 成 , 其 中 控 制 器 可 以 是 RS触 发 器 , 其 控 制 原 理 如 图 2所 示 。 图 2中 , K可 以 是 任 何 物 理 开 关 , 也 可 是 其 它 可 转 化 为 开 关 变 量 形 式 的 抽 象 信 号 。 单 周 控 制 法 作 为 一 种 新 型 非 线 性 控 制 技 术 , 它 可 应 用 于 PWM控 制 、 软 开 关 等 。 这 种 方 法 的 基 本 思 想 是 控 制 开 关 占 空 比 , 在 每 个 周 期 内 强 迫 开 关 变 量 的 平 均 值 与 控 制 参 考 量 相 等 或 成 比 例 。 单 周 控 制 在 控 制 电 路 中 不 需 要 误 差 综 合 , 它 能 在 一 个 周 期 内 自 动 消 除 稳 态 、 瞬 态 误 差 , 前 一 周 期 的 误 差 不 会 带 到 下 一 周 期 , 因 此 , 克 服 了 传 统 的 PWM控 制 方 法 的 不 足 , 适 用 于 各 种 脉 宽 调 制 软 开 关 等 开 关 逆 变 器 , 具 有 反 应 快 、 开 关 频 率 恒 定 、 鲁 棒 性 强 、 易 于 实 现 、 控 制 电 路 简 单 等 优 点 , 此 外 , 单 周 控 制 还 能 优 化 系 统 响 应 、 减 小 畸 变 和 抑 制 电 源 干 扰 , 是 一 种 很 有 前 途 的 控 制 方 法 。 在 DC/DC变 换 器 中 已 经 得 到 充 分 的 研 究 。 作 为 一 种 调 制 方 式 , 该 技 术 最 近 在 向 三 相 变 流 器 方 面 , 如 电 流 型 PFC、 电 压 型 APF探 索 。 IRC具 有 电 路 简 单 可 靠 、 控 制 效 果 好 的 优 点 、 不 仅 具 有 重 要 的 理 论 意 义 , 而 且 也 具 有 很 好 的 工 程 应 用 价 值 。 2. 4 变 结 构 控 制 [3][5] 目 前 , 混 合 型 电 力 滤 波 器 ( HAPF) 是 一 种 效 率 较 高 , 应 用 极 为 广 泛 的 APF。 其 中 , 无 源 滤 波 器 对 负 载 的 谐 波 电 流 进 行 滤 波 , 并 提 供 一 定 的 基 波 无 功 补 偿 ; 而 有 源 滤 波 器 则 起 改 善 无 源 滤 波 器 特 性 的 作 用 。 因 而 , 以 非 常 小 容 量 的 有 源 滤 波 器 , 就 可 以 弥 补 无 源 滤 波 器 特 性 的 一 些 固 有 缺 陷 。 这 样 既 可 以 改 善 无 源 滤 波 器 的 滤 波 效 果 , 防 止 其 与 电 网 之 间 发 生 谐 振 , 又 避 免 了 并 联 有 源 滤 波 器 的 谐 波 电 流 注 入 并 联 的 无 源 滤 波 器 形 成 谐 波 短 路 的 现 象 , 提 高 了 有 源 滤 波 器 的 有 限 容 量 的 利 用 率 。 而 HAPF的 控 制 策 略 , 大 多 以 上 世 纪 80年 代 初 H. Akagi等 人 提 出 的 瞬 时 无 功 理 论 为 基 础 。 通 过 对 电 力 系 统 中 无 功 和 谐 波 电 流 的 检 测 计 算 来 实 现 无 功 功 率 和 谐 波 电 流 的 补 偿 。 不 仅 计 算 、 控 制 复 杂 , 而 且 由 于 未 对 期 望 的 电 源 电 流 实 现 闭 环 跟 踪 控 制 , 测 量 和 计 算 误 差 得 不 到 补 偿 , 影 响 了 其 补 偿 性 能 的 提 高 。 变 结 构 控 制 (Variable Structure Control, 简 称 VSC)理 论 , 对 系 统 的 变 化 和 外 部 干 扰 不 敏 感 , 具 有 很 强 的 鲁 棒 性 , 文 献 [4]应 用 VSC理 论 , 在 建 立 空 间 矢 量 数 学 模 型 的 基 础 上 , 推 出 一 种 混 合 型 电 力 滤 波 器 的 变 结 构 控 制 方 法 , 避 免 了 较 复 杂 的 谐 波 电 流 计 算 , 实 现 了 对 电 源 电 流 和 电 容 电 压 的 闭 环 控 制 , 具 有 良 好 的 控 制 性 能 , 是 一 种 简 单 有 效 且 易 于 实 现 的 方 法 。 2. 5 无 差 拍 控 制 [5][6] 无 差 拍 控 制 ( Dead Beat Control, 简 称 DBC) 是 一 种 全 数 字 化 的 控 制 技 术 , 其 基 本 思 想 是 将 输 出 参 数 波 形 等 间 隔 地 划 分 为 若 干 个 取 样 周 期 。 根 据 电 路 在 每 一 取 样 周 期 的 起 始 值 , 预 测 在 关 于 取 样 周 期 中 心 对 称 的 方 波 脉 冲 作 用 下 某 电 路 变 量 在 取 样 周 期 末 尾 时 的 值 。 适 当 控 制 方 波 脉 冲 的 极 性 与 宽 度 , 就 能 使 输 出 波 形 与 要 求 的 参 数 波 形 重 合 。 不 断 调 整 每 一 取 样 周 期 内 方 波 脉 冲 的 极 性 与 宽 度 , 就 能 获 得 谐 波 失 真 小 的 输 出 。 其 优 点 是 动 态 响 应 很 快 , 易 于 计 算 机 执 行 。 无 差 拍 控 制 逆 变 器 也 存 在 如 下 诸 多 缺 点 : 1) 对 系 统 参 数 依 赖 性 较 大 ; 2) 鲁 俸 性 较 差 ; 3) 瞬 态 响 应 的 超 调 量 大 ; 4) 计 算 的 实 时 性 强 , 对 硬 件 要 求 高 。 为 克 服 DBC的 以 上 种 种 不 足 , 国 内 外 学 者 做 了 一 些 大 胆 尝 试 。 文 献 [7]中 提 出 了 一 种 带 负 载 电 流 观 测 器 的 DBC, 假 定 负 载 电 流 变 化 率 在 采 样 间 隔 保 持 不 变 , 用 两 个 二 阶 观 测 器 分 别 观 测 状 态 变 量 ( 通 常 为 输 出 电 压 和 滤 波 电 感 电 流 ) 和 负 载 电 流 , 提 高 了 对 不 同 负 载 性 质 的 适 应 性 。 随 着 数 字 信 号 处 理 单 片 机 (DSP)应 用 的 不 断 普 及 , 这 是 一 种 很 有 前 途 的 控 制 方 法 。 在 APF中 , 跟 踪 参 考 信 号 的 控 制 方 法 是 决 定 有 源 滤 波 器 补 偿 质 量 的 关 键 。 因 为 , 只 有 求 得 补 偿 信 号 参 考 值 后 , 才 能 通 过 反 馈 环 节 和 控 制 变 流 器 的 开 关 元 件 使 变 流 器 产 生 与 参 考 信 号 相 等 的 实 际 信 号 。 文 献 [8]表 明 : 用 基 于 DBC的 APF变 流 器 的 输 出 可 以 很 好 地 跟 踪 参 考 谐 波 电 压 信 号 , 使 负 载 端 的 电 压 波 形 接 近 于 正 弦 波 , 这 种 APF即 使 在 开 关 频 率 比 较 低 的 情 况 下 也 有 着 良 好 的 动 静 态 响 应 。 2. 6 基 于 单 位 功 率 因 数 (UPF)的 控 制 策 略 该 控 制 策 略 的 目 的 是 使 非 线 性 负 载 和 滤 波 器 的 并 联 等 效 为 一 电 阻 性 负 载 。 假 设 电 网 电 压 无 畸 变 傅 里 叶 展 开 为 如 加 上 滤 波 器 后 负 载 侧 的 输 入 阻 抗 呈 电 阻 性 则 补 偿 后 的 网 侧 电 流 可 表 示 为 式 中 : k为 复 合 非 线 性 负 载 和 滤 波 器 的 组 合 电 导 。 电 网 电 流 是 与 电 网 电 压 同 频 同 相 的 正 弦 波 且 没 有 谐 波 成 分 , 功 率 因 数 为 1( 单 位 功 率 因 数 ) 。 为 验 证 本 文 所 提 的 基 于 单 位 功 率 因 数 控 制 策 略 , 利 用 Matlab构 造 图 3所 示 的 实 验 电 路 , 相 应 参 数 见 表 1, 结 果 见 图 4, 图 5及 图 6。 2. 7 组 合 变 流 器 相 移 SPWM 有 源 滤 波 和 无 功 补 偿 装 置 要 求 具 有 良 好 的 调 节 性 能 和 足 够 的 输 出 功 率 , 以 提 供 电 流 的 超 前 和 滞 后 补 偿 , 同 时 要 求 系 统 具 有 足 够 的 频 带 宽 度 以 达 到 消 除 高 次 谐 波 的 目 的 。 为 了 实 现 对 无 功 电 流 和 高 次 谐 波 电 流 的 有 效 补 偿 , 需 要 开 关 器 件 工 作 在 较 高 的 频 率 下 。 但 大 功 率 正 弦 波 脉 宽 调 制 ( SPWM) 变 流 器 开 关 频 率 会 受 限 制 , 原 因 为 1) 大 功 率 半 导 体 器 件 的 开 关 频 率 较 低 ; 2) 高 的 开 关 频 率 会 导 致 较 大 的 开 关 损 耗 , 降 低 系 统 效 率 。 而 多 重 化 的 功 率 变 换 器 调 节 性 能 较 差 , 不 能 完 全 满 足 现 代 电 网 的 要 求 。 为 此 , 由 本 文 作 者 之 一 和 加 拿 大 B.T. Ooi教 授 共 同 提 出 [9]了 组 合 变 流 器 相 移 SPWM技 术 。 相 移 SPWM技 术 的 基 本 思 想 是 : 在 变 流 器 单 元 数 为 Lx的 电 压 型 SPWM组 合 装置 中 , 各 变 流 器 单 元 采 用 共 同 的 调 制 波 信 号 sm, 其 频 率 为 fm。 各 变 流 器 单 元 的 三 角 载 波 频 率 为 fc, 将 各 三 角 载 波 的 相 位 相 互 错 开 三 角 载 波 周 期 的 1/Lx, 如 图 7(a)所 示 (变 流 器 单 元 数 Lx=5, SPWM频 率 调 制 比 fc/fm=3, 幅 度 调 制 比 ma=0.8)。 图 7(b)所 示 的 Lx个 波 形 分 别 为 Lx个 变 流 器 单 元 的 输 出 , 上 述 Lx个 变 流 器 单 元 交 流 输 出 叠 加 形 成 整 个 组 合 变 流 器 的 输 出 波 形 , 如 图 7(c)所 示 。 对 输 出 进 行 频 谱 分 析 , 变 流 器 单 元 之 一 的 输 出 波 形 频 谱 如 图 7(d)所 示 , 叠 加 后 整 个 组 合 变 流 器 输 出 波 形 频 谱 如 图 7(e)。 比 较 图 7(d)和 图 7(e)可 见 各 变 流 器 单 元 输 出 叠 加 后 形 成 的 组 合 变 流 器 总 输 出 波 形 中 谐 波 得 到 了 有 效 的 抑 制 。 该 技 术 的 实 质 是 多 重 化 和 PWM技 术 的 有 机 结 合 , 能 够 在 低 开 关 频 率 下 实 现 大 功 率 变 流 器 SPWM技 术 , 而 且 显 著 地 减 少 了 输 出 谐 波 , 改 善 了 输 出 波 形 , 从 而 减 少 滤 波 器 的 容 量 。 同 时 , 相 移 SPWM变 流 器 具 有 良 好 的 动 态 响 应 和 较 高 的 传 输 频 带 , 使 得 许 多 先 进 的 控 制 手 段 得 以 应 用 , 控 制 性 能 得 以 提 高 。 电 流 型 变 流 器 由 于 具 有 直 接 提 供 电 流 , 运 行 可 靠 , 保 护 简 单 等 优 点 , 而 在 许 多 大 功 率 场 合 得 到 应 用 。 例 如 : 电 网 有 源 补 偿 装 置 , 如 果 采 用 电 流 型 相 移 SPWM技 术 可 以 达 到 结 构 简 单 , 控 制 特 性 好 , 响 应 快 , 频 带 宽 , 消 除 谐 波 能 力 强 等 优 点 。 文 献 [10]中 应 用 于 SVG和 SMES的 这 项 技 术 称 为 相 移 SPWM。 这 就 解 决 了 大 功 率 装 置 与 器 件 开 关 频 率 较 低 的 矛 盾 , 可 使 GTO等 特 大 功 率 器 件 组 成 的 变 流 器 用 于 APF装 置 。 因 此 , 这 种 技 术 在 APF等 大 功 率 场 合 中 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 3 结 语 本 文 提 及 的 几 种 比 较 新 颖 的 APF控 制 策 略 。 在 电 压 矢 量 基 础 上 实 行 滞 环 电 流 控 制 可 在 同 样 的 控 制 精 度 下 , 有 效 地 降 低 开 关 频 率 , 减 小 APF的 开 关 损 耗 ; 单 周 控 制 在 一 个 周 期 内 消 除 稳 态 、 瞬 态 误 差 , 具 有 反 应 快 、 抗 电 源 干 扰 、 控 制 电 路 简 单 等 优 点 , 是 一 种 很 有 前 途 的 控 制 方 法 ; 变 结 构 控 制 对 系 统 的 变 化 和 外 部 干 扰 不 敏 感 , 具 有 很 强 的 鲁 棒 性 ; 无 差 拍 控 制 是 一 种 全 数 字 化 的 控 制 技 术 。 有 关 APF的 控 制 策 略 正 随 着 DSP技 术 和 智 能 控 制 理 论 的 发 展 而 不 断 涌 现 。 随 着 控 制 策 略 的 改 进 , APF的 特 性 也 将 不 断 提 高 , 而 相 应 的 价 格 也 必 将 下 降 。 参 考 文 献 [1] 高 景 德 . 电 机 过 渡 过 程 的 基 本 理 论 及 分 析 方 法 (上 、下 册 )[M].北 京 :科 学 出 版 社 , 1983. [2] Malesani L.,Mattavelli P.,Tomasin P.. High� performance Hysteresis Modulation Technique for Active Filters[J].IEEE Trans. on PE,1997,12(5):876- 884. [3] Casini D., Marchesoni M., et al. Sliding Mode Multilevel Control for Improved Performances in Power Conditioning Systems[J].IEEE Trans.On PE,1995,10(4):453- 463. [4] 童 梅 .一 种 混 合 型 电 力 滤 波 器 的 变 结 构 控 制 [J]. 电 工技 术 学 报 ,2002, (17)1:59- 63. [5] S.Buso, L. Malesani, and P. Mattavelli. Dead beat Current Control for Active Power[C].in Proc. IECON′ 98, Aachen, Germany, 1998:1859- 1864. [6] Gokhale K.P.,Kawamura A..Dead Beat Microprocessor Control of PWM Inverter for Sinusoidal Output Waveform Synthesis[J].IEEE Trans.IA,1987,23(5):901- 910. [7] Yokoyama T. and Kawamura A..Disturbance Observer Based Fully Digital Controlled PWM Inverter for CVCF Opeeration[J]. IEEE Trans. on PE,1994,9(5):473- 480. [8] 李 玉 梅 , 马 伟 明 .无 差 拍 控 制 在 串 联 电 力 有 源 滤 波器 中 的 应 用 [J].电 力 系 统 自 动 化 ,2001, 25( 8) : 28- 30. [9] Zhong� chao Zhang, B.T. Ooi. Multi� modular Current Source SPWM Converter for SMES[J]. IEEE trans. PE, 1993,8(3): 250- 256. [10] Zhang Z.C.,Kuang J.B.and Ooi B.T..Forced Commutated HVDC and SVC Based on Phase� shifted Multi converter Modules[J]. IEEE Trans. on PE, 1993,8(4):712- 715. 电源技术应用已经发送了 查收下 望采纳
PWM与PWM什么区别?
一、指代不同 1、单极性PWM调制:单极性PWM就是PWM波形在半个周期中只在单极性范围内变化。2、双极性PWM调制:双极性PWM就是PWM波形在半个周期中有正、有负。二、原理不同 1、单极性PWM调制:由同极性的三角波载波信号ut。与调制信号ur,产生单极性的PWM脉冲 ;然后将单极性的PWM脉冲信号的倒相...
SPWM和SVPWM是什么?
2、SVPWM SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准,以三相逆变器不同开关模式作适当的切换,从而形成PWM波,以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发,以生成一个可调频调压的正弦波电源,而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作...
;直流斩波电路得到的PWM波是什么波,SPWM波得到的是什么波?
PWM的全称是Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制),它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。广泛地用于电动机调速和阀门控制,比如我们现在的电动车电机调速就是使用这种方式。 所谓SPWM,就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式,脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列,这样输出波形经过适当的滤波...
交流调速系统中的spwm\/svpwm模块的作用是什么?输入是什么?输出是什么...
SPWM\/SVPWM是交流调速系统输出脉宽调制波(PWM)的两种方法 SPWM是正弦波脉宽调制,基本思想是通过正弦波与三角波的比较生成PWM。其基本输入信号就是正弦调制波和三角载波,输出是三相PWM。SVPWM是空间矢量脉宽调制,基本思想是通过开关管开关矢量与当前电压矢量计算生成PWM。其基本输入信号包括电压当前角度,幅值...
pwm是什么意思
PWM是英文PulseWidthModulaTIon,脉冲宽度调制缩写,按一定规律改变脉冲序列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调制方式。SPWM是在PWM的基础上用正弦波来调制合成的具有正弦波规律变化的方波。SPWM原理正弦PWM的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波...
PWM技术几种PWM控制方法
主要有以下几种PWM控制方法:相电压控制PWM: 等脉宽PWM通过改变脉冲周期调频,调整脉宽以调压,简化电路结构,但输出波形存在谐波。 随机PWM: 为降低电磁噪音和振动,通过随机改变开关频率,即使在低频场合也具价值,但并非总是提高频率的最好方法。 SPWM (Sinusoidal PWM): 基于冲量相等原理,输出波...
用pwm怎么实现控制电机的速度啊??求解
1. 直流电机的速度可以通过PWM(脉冲宽度调制)技术来实现控制。PWM通过调整输出方波的占空比,进而改变等效输出电压,从而控制电机的转速。2. 对于交流电机,SPWM(正弦脉冲宽度调制)技术被采用。SPWM是在PWM基础上改变调制脉冲方式,使得脉冲宽度时间占空比按照正弦规律排列。通过适当的滤波处理,输出波形可以...
PWM技术的几种PWM控制方法
3. 等面积法:该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的。4. 硬件调制法:硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,...
SPWM脉宽调制变频器出来的是什么波形,是脉冲吧?
PMW是就是可调方波(可以调整方波的占空比,也就是可以调整脉冲宽度的一种波)和他对应一种PTO波,他是不可调的,他的脉冲宽度和占空宽度是相同的。SPWM就是调制解调波(调频和调压叠加后一个波型)。是用来控制变频器内部的可控硅的(逆变桥)。从而得到一个可以等效为正玄波而的一输出电压来控制...
逆变器设计常用的“正弦脉冲宽度调制”的英文缩写是什么
正弦脉宽调制法(SPWM):是将每一正弦周期内的多个脉冲作自然或规则的宽度调制,使其依次调制出相当于正弦函数值的相位角和面积等效于正弦波的脉冲序列,形成等幅不等宽的正弦化电流输出。其中每周基波(正弦调制波)与所含调制输出的脉冲总数之比即为载波比。一、PWM技术原理 由于全控型电力半导体器件的...
矣凭增抗: SPWM、CFPWM和SVPWM的基本特征和各自的优缺点如下: 1、SPWM: 基本特征:以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波,以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波.由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻,从而...
张家港市13450427157: 什么是PWM?什么是SPWM?PWM和PAM的不同点是什么 - ?
矣凭增抗: PWM的全称是Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制),它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压.广泛地用于电动机调速和阀门控制,比如我们现在的电动车电机调速就是使用这种方式. SPWM,就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式,脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列,这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出.它广泛地用于直流交流逆变器等,比如高级一些的UPS就是一个例子.三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出,在变频器领域被广泛的采用.
张家港市13450427157: 变频器PWM,PAM,SPWM,SVPWM几种控制方式的含义 - ?
矣凭增抗: PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写,是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度,以调节输出量值和波形的一种调制方式 SPWM,就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式,脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列,这样输...
张家港市13450427157: SPWM原理的具体方法 - ?
矣凭增抗: (1)调制波和载波:曲线①是正弦调制波,其周期决定于需要的调频比kf,振幅值决定于ku,曲线②是采用等腰三角波的载波,其周期决定于载波频率,振幅不变,等于ku=1时正弦调制波的振幅值,每半周期内所有三角波的极性均相同(即单极性...
张家港市13450427157: SPWM的工作原理, - ?
矣凭增抗: PWM是在PWM的基础上,将期望输出的正弦电压波形假想成有一组等宽不等幅的片断组合而成,然后用一组冲量对应相等的等幅不等宽(即脉冲宽度调制)脉冲将它们依次代替,从而在滤波器输出端得到期望的正弦电压波形.这样的脉冲可以...
张家港市13450427157: PWM、SPWM以及SVPWM各有何优缺点? - ?
矣凭增抗: PWM 有SPWM SVPWM 以及实际应用中延伸出来的DPWM 等 SPWM就是我们经常可以看到的正弦脉宽调制. SVPWM是在SPWM的基础上增加三次谐波.以提高电压利用率(三次谐波在对称三相系统中抵消) 要说好坏没有绝对的. 一般来做低频用SPWM 高频用SVPWM 这里说的一般在30HZ一下用SPWM 大于30HZ以上用SVPWM . 考虑到实际系统的散热等设计,还会出现DPWM 即不连续PWM调制,这些都是调制方式中的一种.
张家港市13450427157: spwm脉冲信号的生成方法 - ?
矣凭增抗: SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的、使用较广泛的PWM法.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.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即...
张家港市13450427157: 如何通过PWM控制步进电机 - ?
矣凭增抗: 在直流调速中、通过改变输出方波占空比来改变等效输出电压、在交流调速中、利用spwm在pwm的基础上改变调制脉冲方式、根据正弦规律来安排脉冲宽度和时间的占空比. 通过适当的滤波控制电机的转速、使输出波形达到正弦波输出、根据...
张家港市13450427157: spwm变压变频器有哪些主要特点 - ?
矣凭增抗: 正弦脉宽调制(SPWM)变压变频器⑴基本概念 1964年德国人率先提出脉宽调制变频思想,把通讯系统中的调制技术应用于交流变频器.调制方法很多,目前用得最多的是正弦脉宽调制.还有空间电压矢量PWM、最优PWM、预测PWM、随...
张家港市13450427157: spwm 接入电机实验怎么判断产生spwm的效果即谐波的大小 - ?
矣凭增抗: 1.根据声音的原理来说,谐波越丰富声音就越动听.但这也只能作为近似判断依据.2.带三相平衡电阻-电感负载或异步电动机,可以通过三相电流波形近似判断.RL具有对PWM电压滤波的作用.当然逆变器非线性因素,如死区效应、管压降非...