1、2.5 PWM跟踪控制技术,PWM波形生成的另一种方法跟踪控制方法。把希望输出的波形作为指令信号，把实际波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各开关器件的通断，使实际的输出跟踪指令信号变化。常用的有滞环比较方式和三角波比较方式。 恒频抛物线法是一种新兴的具有恒频优势的比较方式，具有滞环的优点且开关频率基本恒定。,2.5 PWM跟踪控制技术,2.5.1 滞环比较方式 2.5.2 三角形比较方式 2.5.3 抛物线法,2.5.1 滞环比较方式,1) 跟踪型PWM变流电路中，电流跟踪控制应用最多。,图2-21 滞环比较方式电流跟踪控制举例,基本原理 把指令电流i*和实际输出电流i的偏差
2、i*-i作为滞环比较器的输入。 V1（或VD1）通时，i增大 V2（或VD2）通时，i减小 通过环宽为2h的滞环比较器的控制，i就在i*+h和i*-h的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流i*。,图6-22 滞环比较方式电流跟踪控制举例,上限：i i * + h V2通 下限：i i * - h V1通,图6-23 滞环比较方式的指令电流、输出电流和PWM波形,i *,i * - i,2.5.1 滞环比较方式,2) 三相的情况,图 三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形,图 三相电流跟踪型PWM逆变电路,2.5.1 滞环比较方式,3) 采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路有如下特点。,（1）硬件
3、电路简单。（2）实时控制，电流响应快。（3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波。（4）和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量多。（5）闭环控制，是各种跟踪型PWM变流电路的共同特点。,2.5.1 滞环比较方式,4) 采用滞环比较方式实现电压跟踪控制 把指令电压u*和输出电压u进行比较，滤除偏差信号中的谐波，滤波器的输出送入滞环比较器，由比较器输出控制开关器件的通断，从而实现电压跟踪控制。,图 电压跟踪控制电路举例,2.5.1 滞环比较方式,和电流跟踪控制电路相比，只是把指令和反馈信号从电流变为电压。 输出电压PWM波形中含大量高次谐波，必须用适当的滤波器滤除。 u*
4、=0时，输出电压u为频率较高的矩形波，相当于一个自励振荡电路。 u*为直流信号时，u产生直流偏移，变为正负脉冲宽度不等，正宽负窄或正窄负宽的矩形波。 u*为交流信号时，只要其频率远低于上述自励振荡频率，从u中滤除由器件通断产生的高次谐波后，所得的波形就几乎和u* 相同，从而实现电压跟踪控制。,2.5.2 三角波比较方式,(1) 基本原理不是把指令信号和三角波直接进行比较，而是通过闭环来进行控制。 把指令电流i*a、i*b和i*c和实际输出电流ia、ib、ic进行比较，求出偏差，通过放大器A放大后，再去和三角波进行比较，产生PWM波形。 放大器A通常具有比例积分特性或比例特性，其系数直接影响电流
5、跟踪特性。,图2-24 三角波比较方式电流跟踪型逆变电路,(2) 特点 开关频率固定，等于载波频率，高频滤波器设计方便。 为改善输出电压波形，三角波载波常用三相三角波载波。 和滞环比较控制方式相比，这种控制方式输出电流所含的谐波少。,2.5.2 三角波比较方式,2.5.2 三角波比较方式,不用滞环比较器，而是设置一个固定的时钟。 以固定采样周期对指令信号和被控制变量进行采样，根据偏差的极性来控制开关器件通断。 在时钟信号到来的时刻， 如 i i*，V1断，V2通，使 i 减小。 每个采样时刻的控制作用都使实际电流与指令电流的误差减小。 采用定时比较方式时，器件的最高开关频率为时钟频率的1/2。
6、 和滞环比较方式相比，电流控制误差没有一定的环宽，控制的精度低一些。,(3) 除上述两种比较方式外，还有定时比较方式。,Fig. 单相电流跟踪电路的MATLAB仿真,Fig. MATLAB仿真波形,图2-24 三角波比较方式电流跟踪型逆变电路,返回,一种优良的电流控制方法应该具备三个主要特点：1）动态响应快；2）控制精度高；3）开关频率基本恒定。滞环控制法具有优秀的动态性能和控制精度，但其开关频率在动态过程中控制有限。而三角波比较法虽然解决了开关频率的问题，但其电流波形却不尽如人意。抛物线法解决了上述问题，其原理如图2-14所示。图中，代表参考电流与实际电流比较所得的差值，即控制电流误差，代表
7、正差值，代表负差值。抛物线法的基本思想就是利用该误差的正负峰值（），将限制在一对抛物线函数曲线（）之间。即通过比较器，将电流误差与这一对抛物线函数曲线比较，在其相交时刻控制开关Sp，Sn导通关断的转换，这样可以控制实际电流跟踪参考电流，使正负峰值对称，并能保证开关频率不变。在图中，当开关Sp导通（Sn截止）时，实际电流增大，电流误差（实际电流-参考电流）随之上升，正向抛物线函数从0开始增加；当与曲线相交在时，开关状态转换，即Sn导通（Sp截止），实际电流开始下降，电流误差随之下降，负向抛物线函数从零开始下降；当与曲线相交在时，开关状态再次转换，即Sp重新导通（Sn重新截止），一个开关周期结束。实际电流始终高精度地跟踪其参考电流，并保持开关周期（频率）基本恒定。,2.5.3 恒频抛物线方式,设定开关频率为20k,根据恒频抛物线法：,电流比较波形,FFT分析,参考文献,王广柱. 电压型变换器抛物线法电流控制技术研究【博士学位论文】. 2008,
