pwn逆變電路的主要的調制方法有:脈寬頻率雙調制、頻率調制、脈沖寬度調制這三種調制方式。
PWM脈寬調制,是靠改變脈沖寬度來(lái)控制輸出電壓,通過(guò)改變周期來(lái)控制其輸出頻率。而輸出頻率的變化可通過(guò)改變此脈沖的調制周期來(lái)實(shí)現。
PWM波形,通過(guò)改變脈沖列的周期可以調頻,改變脈沖的寬度或占空比可以調壓,采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調變化。可以通過(guò)調整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制充電電流的目的。
擴展資料:
pwm逆變原理特點(diǎn):
1、可以得到相當接近正弦波的輸出電壓
2、整流電路采用二極管,可獲得接近1的功率因數
3、電路結構簡(jiǎn)單
4、通過(guò)對輸出脈沖寬度的控制可改變輸出電壓,加快了變頻過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應,通用變頻器基本都再用PWM控制方式,所以介紹一下PWM控制的原理。
軟件PWM法具有以下優(yōu)缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):
簡(jiǎn)化了PWM的硬件電路,降低了硬件的成本。利用軟件PWM不用外部的硬件PWM和電壓比較器,只需要功率MOSFET、續流磁芯、儲能電容等元器件,大大簡(jiǎn)化了外圍電路。
可控制涓流大小。在PWM控制充電的過(guò)程中,單片機可實(shí)時(shí)檢測ADC端口上充電電流的大小,并根據充電電流大小與設定的涓流進(jìn)行比較,以決定PWM占空比的調整方向。
電池喚醒充電。單片機利用ADC端口與PWM的寄存器可以任意設定充電電流的大小,所以,對于電池電壓比較低的電池,在上電后,可以采取小電流充一段時(shí)間的方式進(jìn)行充電喚醒,并且在小電流的情況下可以近似認為恒流,對電池的沖擊破壞也較小。
缺點(diǎn):
電流控制精度低。充電電流的大小的感知是通過(guò)電流采樣電阻來(lái)實(shí)現的,采樣電阻上的壓降傳到單片機的ADC輸入端口,單片機讀取本端口的電壓就可以知道充電電流的大小。
采用純硬件PWM具有以下優(yōu)缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):
電流精度高。充電電流的控制精度只與電流采樣電阻的精度有關(guān),與單片機沒(méi)有關(guān)系。不受軟件PWM的調整速度和ADC的精度限制。
充電效率高。不存在軟件PWM的慢啟動(dòng)問(wèn)題,所以在相同的恒流充電和相同的充電時(shí)間內,充到電池中的能量高。
對電池損害小。由于充電時(shí)的電流比較穩定,波動(dòng)幅度很小,所以對電池的沖擊很小,另外TL494還具有限壓作用,可以很好地保護電池。
缺點(diǎn):
硬件的價(jià)格比較貴。TL494的使用在帶來(lái)以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),增加了產(chǎn)品的成本,可以采用LM358或LM393的方式進(jìn)行克服。
參考資料來(lái)源:百度百科-pwm逆變原理
PWM逆變電路及其控制方法1.計算法和調制法 同步調制和異步調制 規則采樣法2.3.計算法和調制法1)計算法 根據正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數,準確計 算PWM波各脈沖寬度和間隔,據此控制逆變電路 開(kāi)關(guān)器件的通斷,就可得到所需PWM波形。
本法較繁瑣,當輸出正弦波的頻率、幅值或相位 變化時(shí),結果都要變化。計算法和調制法2)調制法 結合IGBT單相橋式電壓型逆變電路對調制法進(jìn)行說(shuō)明 在Ur的正半周, 當Ur > Uc時(shí), Uo=Ud 。
當Ur Uc時(shí), Uo=0 。
當Ur < Uc時(shí),Uo=- Ud 。 因此,在Ur的一個(gè)周期內,輸 出的PWM波有+ Ud ,0三種 電平。
單極性控制方式: Ur Ur Ur 圖7-4 單相橋式PWM逆變電路 計算法和調制法3)雙極性PWM控制方式(三相橋逆變) 三相的PWM控制 公用三角波載波uc 三相的調制信號urU、urV和urW依次相差 120° 圖7-7 三相橋式PWM型逆變電路 計算法和調制法 u O u UN' U d 2 U d 2 Ud 2 Ud 2 Ud 2 u rU u rV uc u rW? t 下面以U相為例分析控制規律:當urU>uc時(shí),uUN'=Ud/2。 當urU<uc時(shí),uUN'=-Ud/2。
Uun ' O?? t u VN' O?? t u WN' O? t u UV Ud O -Ud u UN O2Ud 3 Ud 3? t 輸出線(xiàn)電壓PWM波由±Ud 和0三種電平構成 負載相電壓PWM波由 (±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共 5種電平組成。? t 圖7-8 三相橋式PWM逆變電路波形 圖7-7 三相橋式PWM型逆變電路 異步調制和同步調制 根據載波和信號波是否同步及載波比的變化情況, PWM調制方式分為異步調制和同步調制。
1) 異步調制 載波信號和調制信號不同步的調制方式 通常保持fc固定不變,當fr變化時(shí),載波比N是變化的 在信號波的半周期內,PWM波的脈沖個(gè)數不固定,相位也 不固定,正負半周期的脈沖不對稱(chēng),半周期內前后1/4周期 的脈沖也不對稱(chēng) 當fr較低時(shí),N較大,一周期內脈沖數較多,脈沖不對稱(chēng)產(chǎn) 生的不利影響都較小 當fr增高時(shí),N減小,一周期內的脈沖數減少,PWM脈沖不 對稱(chēng)的影響就變大 異步調制和同步調制 2) 同步調制 ——載波信號和調制信號保持同步的調制方式,當變頻時(shí) 使載波與信號波保持同步,即N等于常數。基本同步調制方式,fr變化 時(shí)N不變,信號波一周期內 輸出脈沖數固定。
三相電路中公用一個(gè)三角 波載波,且取N為3的整數 倍,使三相輸出對稱(chēng)。 為使一相的PWM波正負半 周鏡對稱(chēng),N應取奇數。
fr很低時(shí),fc也很低,由調 制帶來(lái)的諧波不易濾除。 fr很高時(shí),fc會(huì )過(guò)高,使開(kāi) 關(guān)器件難以承受。
u O uUN' Ud 2 Ud 2 u rU uc urV urW t O t uVN' O uWN' t O t 圖7-10 同步調制三相PWM波形 規則采樣法 三相橋逆變電路的情況 三角波載波公用,三相正弦調制波相位依次差120° 同一三 角波周期內三相的脈寬分別為dU、dV和dW,脈 沖兩邊的間隙寬度分別為d′U、d′ V和d′ W,同一時(shí)刻三 相調制波電壓之和為零,由式(7-6)得3Tc dU ?dV ?dW ? 2 3Tc 由式(7-7)得 d ' U ?d ' V ?d ' W ? 4 利用以上兩式可簡(jiǎn)化三相SPWM波的計算(7-8) (7-9) 上位機 PWM 光 耦 隔 離 和電 保壓 護電 電流 路檢 測 PDPINT 整流電路 SCI TMS320F2812 IO接口 電路 IPM ADC GIPO 電流檢測 鍵盤(pán)及 顯示電 路 QEP 永磁同步電動(dòng)機的控制系統框圖 PMSM control system of the block diagram SPI 轉速和位 置檢測 PMSM 三億文庫3y.uu456.com包含各類(lèi)專(zhuān)業(yè)文獻、專(zhuān)業(yè)論文、高等教育、行業(yè)資料、中學(xué)教育、各類(lèi)資格考試、外語(yǔ)學(xué)習資料、52PWM逆變電路及其控制方法等內容。
逆變器的主電路均需要有控制電路來(lái)實(shí)現,一般有方波和正弦波兩種控制方式,方波輸出的逆變電源電路簡(jiǎn)單,成本低,但效率低,諧波成份大。正弦波輸出是逆變器的發(fā)展趨勢,隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展,有PWM功能的微處理器也已問(wèn)世,因此正弦波輸出的逆變技術(shù)已經(jīng)成熟。
方波輸出的逆變器
1.方波輸出的逆變器多采用脈寬調制集成電路,如SG3525,TL494等。實(shí)踐證明,采用SG3525集成電路,并采用功率場(chǎng)效應管作為開(kāi)關(guān)功率元件,能實(shí)現性能價(jià)格比較高的逆變器,由于SG3525具有直接驅動(dòng)功率場(chǎng)效應管的能力并具有內部基準源和運算放大器和欠壓保護功能,因此其外圍電路很簡(jiǎn)單。
正弦波輸出的逆變器
2.正弦波輸出的逆變器控制集成電路,正弦波輸出的逆變器,其控制電路可采用微處理器控制,如INTEL公司生產(chǎn)的80C196MC、摩托羅拉公司生產(chǎn)的MP16以及MI-CROCHIP公司生產(chǎn)的PIC16C73等,這些單片機均具有多路PWM發(fā)生器,并可設定上、下橋臂之間的死區時(shí)間,采用INTEL公司80C196MC實(shí)現正弦波輸出的電路,80C196MC完成正弦波信號的發(fā)生,并檢測交流輸出電壓,實(shí)現穩壓。電路輸出端一般采用LC電路濾除高頻波,得到純凈的正正弦波。
PWM技術(shù)的基本原理 隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展,出現了多種PWM技術(shù),其中包括:相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、SPWM法、線(xiàn)電壓控制PWM等,而本文介紹的是在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法。
它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形,通過(guò)改變脈沖列的周期可以調頻,改變脈沖的寬度或占空比可以調壓,采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調變化。可以通過(guò)調整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制充電電流的目的。
PWM技術(shù)的具體應用 PWM軟件法控制充電電流 本方法的基本思想就是利用單片機具有的PWM端口,在不改變PWM方波周期的前提下,通過(guò)軟件的方法調整單片機的PWM控制寄存器來(lái)調整PWM的占空比,從而控制充電電流。本方法所要求的單片機必須具有ADC端口和PWM端口這兩個(gè)必須條件,另外ADC的位數盡量高,單片機的工作速度盡量快。
在調整充電電流前,單片機先快速讀取充電電流的大小,然后把設定的充電電流與實(shí)際讀取到的充電電流進(jìn)行比較,若實(shí)際電流偏小則向增加充電電流的方向調整PWM 的占空比;若實(shí)際電流偏大則向減小充電電流的方向調整PWM的占空比。在軟件PWM的調整過(guò)程中要注意ADC的讀數偏差和電源工作電壓等引入的紋波干擾,合理采用算術(shù)平均法等數字濾波技術(shù)。
軟件PWM法具有以下優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)化了PWM的硬件電路,降低了硬件的成本。
利用軟件PWM不用外部的硬件PWM和電壓比較器,只需要功率MOSFET、續流磁芯、儲能電容等元器件,大大簡(jiǎn)化了外圍電路。可控制涓流大小。
在PWM控制充電的過(guò)程中,單片機可實(shí)時(shí)檢測ADC端口上充電電流的大小,并根據充電電流大小與設定的涓流進(jìn)行比較,以決定PWM占空比的調整方向。電池喚醒充電。
單片機利用ADC端口與PWM的寄存器可以任意設定充電電流的大小,所以,對于電池電壓比較低的電池,在上電后,可以采取小電流充一段時(shí)間的方式進(jìn)行充電喚醒,并且在小電流的情況下可以近似認為恒流,對電池的沖擊破壞也較小。缺點(diǎn):電流控制精度低。
充電電流的大小的感知是通過(guò)電流采樣電阻來(lái)實(shí)現的,采樣電阻上的壓降傳到單片機的ADC輸入端口,單片機讀取本端口的電壓就可以知道充電電流的大小。若設定采樣電阻為Rsample(單位為Ω),采樣電阻的壓降為Vsample(單位為mV), 10位ADC的參考電壓為5.0V。
則ADC的1 LSB對應的電壓值為 5000mV/1024≈5mV。一個(gè)5mV的數值轉換成電流值就是50mA,所以軟件PWM電流控制精度最大為50mA。
若想增加軟件PWM的電流控制精度,可以設法降低ADC的參考電壓或采用10位以上ADC的單片機。PWM采用軟啟動(dòng)的方式。
在進(jìn)行大電流快速充電的過(guò)程中,充電從停止到重新啟動(dòng)的過(guò)程中,由于磁芯上的反電動(dòng)勢的存在,所以在重新充電時(shí)必須降低PWM的有效占空比,以克服由于軟件調整PWM的速度比較慢而帶來(lái)的無(wú)法控制充電電流的問(wèn)題。充電效率不是很高。
在快速充電時(shí),因為采用了充電軟啟動(dòng),再加上單片機的PWM調整速度比較慢,所以實(shí)際上停止充電或小電流慢速上升充電的時(shí)間是比較大的。為了克服2和3缺點(diǎn)帶來(lái)的充電效率低的問(wèn)題,我們可以采用充電時(shí)間比較長(cháng),而停止充電時(shí)間比較短的充電方式,例如充2s停50ms,再加上軟啟動(dòng)時(shí)的電流慢速啟動(dòng)折合成的停止充電時(shí)間,設定為50ms,則實(shí)際充電效率為(2000ms-100ms)/2000ms=95%,這樣也可以保證充電效率在90%以上。
純硬件PWM法控制充電電流 由于單片機的工作頻率一般都在4MHz左右,由單片機產(chǎn)生的PWM的工作頻率是很低的,再加上單片機用ADC方式讀取充電電流需要的時(shí)間,因此用軟件PWM的方式調整充電電流的頻率是比較低的,為了克服以上的缺陷,可以采用外部高速PWM的方法來(lái)控制充電電流。現在智能充電器中采用的PWM控制芯片主要有TL494等,本PWM控制芯片的工作頻率可以達到300kHz以上,外加阻容元件就可以實(shí)現對電池充電過(guò)程中的恒流限壓作用,單片機只須用一個(gè)普通的I/O端口控制TL494使能即可。
另外也可以采用電壓比較器替代TL494,如LM393和LM358等。采用純硬件PWM具有以下優(yōu)缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn):電流精度高。充電電流的控制精度只與電流采樣電阻的精度有關(guān),與單片機沒(méi)有關(guān)系。
不受軟件PWM的調整速度和ADC的精度限制。充電效率高。
不存在軟件PWM的慢啟動(dòng)問(wèn)題,所以在相同的恒流充電和相同的充電時(shí)間內,充到電池中的能量高。對電池損害小。
由于充電時(shí)的電流比較穩定,波動(dòng)幅度很小,所以對電池的沖擊很小,另外TL494還具有限壓作用,可以很好地保護電池。缺點(diǎn):硬件的價(jià)格比較貴。
TL494的使用在帶來(lái)以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),增加了產(chǎn)品的成本,可以采用LM358或LM393的方式進(jìn)行克服。涓流控制簡(jiǎn)單,并且是脈動(dòng)的。
電池充電結束后,一般采用涓流充電的方式對電池維護充電,以克服電池的自放電效應帶來(lái)的容量損耗。單片機的普通I/O控制端口無(wú)法實(shí)現PWM端口的功能,即使可以用軟件模擬的方法實(shí)現簡(jiǎn)單的PWM功能,但由于單片機工作的實(shí)時(shí)性要求,其軟件模擬的PWM頻率也比較低,所以最終采。
1、電壓均值反饋控制
他是給定一個(gè)電壓均值,反饋采樣輸出電壓的均值,兩者相減得到一個(gè)誤差,對誤差進(jìn)行PI調節,去控制輸出。他是一個(gè)恒值調節系統,優(yōu)點(diǎn)是輸出可以達到無(wú)凈差,缺點(diǎn)是快速性不好。
2、電壓?jiǎn)伍]環(huán)瞬時(shí)值反饋控制
電壓?jiǎn)伍]環(huán)瞬時(shí)值反饋控制采用的電壓瞬時(shí)值給定,輸出電壓瞬時(shí)值反饋,對誤差進(jìn)行PI調節,去輸出控制。他是一個(gè)隨動(dòng)調節系統,由于積分環(huán)節存在相位滯后,系統不可能達到無(wú)凈差,所以這種控制方法的穩態(tài)誤差比較大,但快速性比較好。
3、電壓?jiǎn)伍]環(huán)瞬時(shí)值和電壓均值相結合的控制方法由于電壓瞬時(shí)值單閉環(huán)控制系統的穩態(tài)誤差比較大,而電壓均值反饋誤差比較小,可以再PI控制的基礎上再增設一個(gè)均值電壓反饋,以提高系統的穩態(tài)誤差。
4、電壓電流雙閉環(huán)瞬時(shí)控制
電壓?jiǎn)伍]環(huán)控制在抵抗負載擾動(dòng)方面的缺點(diǎn)與直流電機的轉速單閉環(huán)控制比較類(lèi)似,具體表現在只有當負載(電流、轉矩)擾動(dòng)的影響最終在系統輸出端(電壓、轉速)表現出來(lái)后,控制器才開(kāi)始有反應,基于這一點(diǎn),可以再電壓外環(huán)基礎上加一個(gè)電流內環(huán),利用電流內環(huán)快速,及時(shí)的抗擾性來(lái)抑制負載波動(dòng)的影響,同時(shí)由于電流內環(huán)對被控對象的改造作用,使得電壓外環(huán)調節可以大大的簡(jiǎn)化。
隨著(zhù)可自關(guān)斷電力電子器件的發(fā)展,串聯(lián)諧振逆變電路獲得越來(lái)越多的應用,各種適合于串聯(lián)諧振逆變電路的控制方法不斷出現,本文對常用的調幅控制、脈沖頻率調制、脈沖密度調制以及諧振脈沖寬度調制等控制方法進(jìn)行了討論和比較,特別對脈寬加頻率調制的控制方法進(jìn)行了較詳細的分析。
逆變器基本結構逆變器的基本原理圖包括直流電壓源,和由開(kāi)關(guān)S1~S4組成的逆變橋及由R、L、C組成的串聯(lián)諧振負載,其中開(kāi)關(guān)S1~S4可選用IGBT、SIT、MOSFET、SITH等具有自關(guān)斷能力的電力半導體器件;逆變器為單相全橋電路,其控制方法是同一橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)信號是互補的,斜對角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)是同時(shí)開(kāi)通與關(guān)斷的。逆變器的控制方法1、調幅控制(PAM)方法調幅控制方法是通過(guò)調節直流電壓源輸出(逆變器輸入)電壓Ud(可以用移相調壓電路,也可以用斬波調壓電路加電感和電容組成的濾波電路,來(lái)實(shí)現調節輸出功率的目的,即逆變器的輸出功率通過(guò)輸入電壓調節,由鎖相環(huán)(PLL)完成電流和電壓之間的相位控制,以保證較大的功率因數輸出,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單易行,缺點(diǎn)是電路結構復雜,體積較大。
2、脈沖信號頻率進(jìn)行調制(PFM)方法脈沖頻率調制方式方法是通過(guò)不斷改變逆變器的工作時(shí)間頻率,從而可以改變負載輸出阻抗以達到一個(gè)調節輸出功率的目的。回復者:華天電力。
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