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1、微电机2009年第42卷第1期中图分类号:TM32文献标志码:A文章编号:100126848(2008)1220070204PWM控制技术在变频调速系统中应用综述郭春平,王奔,李泰,黄北军,鲍鹏,黄崇鑫(西南交通大学电气工程学院,成都610031)摘要:综述了PWM控制技术在变频调速系统中常用的控制方式,并对这些控制方式的基本原理和基本算法进行了阐述,指出了它们的优缺点。关键词:脉冲宽度调制;变压变频;综述;电动机控制SurveyonPulseWidthanditsApplicationsinVariableFrequencySystemGUOChun2
2、ping,WANGBen,LITai,HUANGBei2jun,BAOPeng,HUANGChong2xin(SchoolofElectricalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Thispaperpresentedasurveyofthecommoncontrolmodesofthepulsewidthmodulationinvariablefrequencysystems,andexpoundthebasicrationalsandalgorith
3、msofthesecontrolmodes,ac2cordinglyindicatedtheirmeritsanditsshortcomings.KeyWords:Pulsewidthmodulation;VVVF;Survey;Motorcontrol分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与该1相电压控制型PWM控制面积相等的等高矩形脉冲来等效,矩形脉冲的中111等脉宽PWM点与正弦波每一等分的中点重合。应用采样定理交流电动机变压变频(VVVF)装置在早期是采得知:这样所得的N个等幅而不等宽的矩形脉冲用脉冲幅值调制(pulseamplitudemodu
4、lation,PAM)序列所组成的波形就与正弦波形等效。控制技术来实现的。变压可以通过可控整流器实现,从理论上讲,这一系列矩形脉冲宽度可以严也可以通过不可控整流器加PWM斩波器方式来实格地用计算的方法求得,作为控制逆变器中各开现,而变频则通过逆变器来实现。变压与变频是分关器件通断的依据,但常用的办法是引用通信技[1]开控制的。这是PAM调制方式的一个不足。术中“调制”概念,以所期望的正弦波作为调制波,等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个而被它调制的信号称为载波。在SPWM中常用等缺点发展而来的,是PWM法中最为简单的一种。腰三角波作为载波,当它与一个
5、频率相对较低正它是把每个脉冲的宽度均用脉宽相等的脉冲列作弦波相交时,在交点时刻,控制开关器件的通断,为PWM信号,通过协调脉冲列的周期和宽度以实即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该正弦波的现变压变频的目的。相对于PAM法,该方法的优矩形脉冲,如图1所示。图中实线是正弦调制信点在于简化电路结构,提高输入端的功率因数,号,虚线是对称三角载波信号。但同时,在输出电压中除存在基波外,还含有大量的谐波分量。为了克服这个缺点,人们根据采样控制理论,提出了正弦脉宽调制(SinusoidalPWM,SPWM)控制技术。112正弦脉宽调制SPWM法是一种比较成熟的、使用较为
6、广泛的PWM法。SPWM法就是以采样控制理论作为基础,由于期望逆变器的输出电压是正弦波,所以可以将正弦波按一个周期分作N等分,然后把每一等图1SPWM波形的生成方法收稿日期:2007209224·70·PWM控制技术在变频调速系统中应用综述郭春平,等近几年来,对SPWM控制方式研究较多,提器输出电压波形在1/4周期处有纵轴对称特点,即出的方法也很多。这些方法大多是围绕为了实现u(ωt)=u(π-ωt),Ukm可以做相应的简化,再根某项指标而展开的,其中比较有意义的,在变频据需要,消除指定谐波,取相应谐波的幅值为零,调速系统逆变器中应用较多的方法,主要有以
7、下即Ukm=0,就可以建立消除特定谐波的方程组,[4]三类:求解该方程组则可以得到所要求的各脉冲波开关方法一:自然采样法时刻。当然为了消除更高次谐波,就得求解更多以正弦波为调制波、等腰三角波为载波,将的方程。它们的瞬时值大小进行比较,在两个波形的自然该方法虽然可以较好地消除所指定的谐波分交点时刻控制逆变器的通断,这是自然采样法的量,但是对没有指定消除的谐波,无法做到消除基本思想,如图2(a)所示。其优点是所得的SPWM和抑制,而且计算的工作量也比较大,一般采用波形最接近正弦波。但由于三角波与正弦波交点有离线的迭代计算方法求出不同输出频率下各个开随意性,脉
8、冲中心在一个周期内不等距,从而致使关角的数值解,放入微机内存中,待控制时,以脉宽
