pwn逆变电路的主要的调制方法有:脉宽频率双调制、频率调制、脉冲宽度调制这三种调制方式。
PWM脉宽调制,是靠改变脉冲宽度来控制输出电压,通过改变周期来控制其输出频率。而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。
PWM波形,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
扩展资料:
pwm逆变原理特点:
1、可以得到相当接近正弦波的输出电压
2、整流电路采用二极管,可获得接近1的功率因数
3、电路结构简单
4、通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压,加快了变频过程的动态响应,通用变频器基本都再用PWM控制方式,所以介绍一下PWM控制的原理。
软件PWM法具有以下优缺点:
优点:
简化了PWM的硬件电路,降低了硬件的成本。利用软件PWM不用外部的硬件PWM和电压比较器,只需要功率MOSFET、续流磁芯、储能电容等元器件,大大简化了外围电路。
可控制涓流大小。在PWM控制充电的过程中,单片机可实时检测ADC端口上充电电流的大小,并根据充电电流大小与设定的涓流进行比较,以决定PWM占空比的调整方向。
电池唤醒充电。单片机利用ADC端口与PWM的寄存器可以任意设定充电电流的大小,所以,对于电池电压比较低的电池,在上电后,可以采取小电流充一段时间的方式进行充电唤醒,并且在小电流的情况下可以近似认为恒流,对电池的冲击破坏也较小。
缺点:
电流控制精度低。充电电流的大小的感知是通过电流采样电阻来实现的,采样电阻上的压降传到单片机的ADC输入端口,单片机读取本端口的电压就可以知道充电电流的大小。
采用纯硬件PWM具有以下优缺点:
优点:
电流精度高。充电电流的控制精度只与电流采样电阻的精度有关,与单片机没有关系。不受软件PWM的调整速度和ADC的精度限制。
充电效率高。不存在软件PWM的慢启动问题,所以在相同的恒流充电和相同的充电时间内,充到电池中的能量高。
对电池损害小。由于充电时的电流比较稳定,波动幅度很小,所以对电池的冲击很小,另外TL494还具有限压作用,可以很好地保护电池。
缺点:
硬件的价格比较贵。TL494的使用在带来以上优点的同时,增加了产品的成本,可以采用LM358或LM393的方式进行克服。
参考资料来源:百度百科-pwm逆变原理
PWM逆变电路及其控制方法1.计算法和调制法 同步调制和异步调制 规则采样法2.3.计算法和调制法1)计算法 根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数,准确计 算PWM波各脉冲宽度和间隔,据此控制逆变电路 开关器件的通断,就可得到所需PWM波形。
本法较繁琐,当输出正弦波的频率、幅值或相位 变化时,结果都要变化。计算法和调制法2)调制法 结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明 在Ur的正半周, 当Ur > Uc时, Uo=Ud 。
当Ur Uc时, Uo=0 。
当Ur < Uc时,Uo=- Ud 。 因此,在Ur的一个周期内,输 出的PWM波有+ Ud ,0三种 电平。
单极性控制方式: Ur Ur Ur 图7-4 单相桥式PWM逆变电路 计算法和调制法3)双极性PWM控制方式(三相桥逆变) 三相的PWM控制 公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、urV和urW依次相差 120° 图7-7 三相桥式PWM型逆变电路 计算法和调制法 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相为例分析控制规律:当urU>uc时,uUN'=Ud/2。 当urU<uc时,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 输出线电压PWM波由±Ud 和0三种电平构成 负载相电压PWM波由 (±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共 5种电平组成。? t 图7-8 三相桥式PWM逆变电路波形 图7-7 三相桥式PWM型逆变电路 异步调制和同步调制 根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况, PWM调制方式分为异步调制和同步调制。
1) 异步调制 载波信号和调制信号不同步的调制方式 通常保持fc固定不变,当fr变化时,载波比N是变化的 在信号波的半周期内,PWM波的脉冲个数不固定,相位也 不固定,正负半周期的脉冲不对称,半周期内前后1/4周期 的脉冲也不对称 当fr较低时,N较大,一周期内脉冲数较多,脉冲不对称产 生的不利影响都较小 当fr增高时,N减小,一周期内的脉冲数减少,PWM脉冲不 对称的影响就变大 异步调制和同步调制 2) 同步调制 ——载波信号和调制信号保持同步的调制方式,当变频时 使载波与信号波保持同步,即N等于常数。基本同步调制方式,fr变化 时N不变,信号波一周期内 输出脉冲数固定。
三相电路中公用一个三角 波载波,且取N为3的整数 倍,使三相输出对称。 为使一相的PWM波正负半 周镜对称,N应取奇数。
fr很低时,fc也很低,由调 制带来的谐波不易滤除。 fr很高时,fc会过高,使开 关器件难以承受。
u O uUN' Ud 2 Ud 2 u rU uc urV urW t O t uVN' O uWN' t O t 图7-10 同步调制三相PWM波形 规则采样法 三相桥逆变电路的情况 三角波载波公用,三相正弦调制波相位依次差120° 同一三 角波周期内三相的脉宽分别为dU、dV和dW,脉 冲两边的间隙宽度分别为d′U、d′ V和d′ W,同一时刻三 相调制波电压之和为零,由式(7-6)得3Tc dU ?dV ?dW ? 2 3Tc 由式(7-7)得 d ' U ?d ' V ?d ' W ? 4 利用以上两式可简化三相SPWM波的计算(7-8) (7-9) 上位机 PWM 光 耦 隔 离 和电 保压 护电 电流 路检 测 PDPINT 整流电路 SCI TMS320F2812 IO接口 电路 IPM ADC GIPO 电流检测 键盘及 显示电 路 QEP 永磁同步电动机的控制系统框图 PMSM control system of the block diagram SPI 转速和位 置检测 PMSM 三亿文库3y.uu456.com包含各类专业文献、专业论文、高等教育、行业资料、中学教育、各类资格考试、外语学习资料、52PWM逆变电路及其控制方法等内容。
逆变器的主电路均需要有控制电路来实现,一般有方波和正弦波两种控制方式,方波输出的逆变电源电路简单,成本低,但效率低,谐波成份大。正弦波输出是逆变器的发展趋势,随着微电子技术的发展,有PWM功能的微处理器也已问世,因此正弦波输出的逆变技术已经成熟。
方波输出的逆变器
1.方波输出的逆变器多采用脉宽调制集成电路,如SG3525,TL494等。实践证明,采用SG3525集成电路,并采用功率场效应管作为开关功率元件,能实现性能价格比较高的逆变器,由于SG3525具有直接驱动功率场效应管的能力并具有内部基准源和运算放大器和欠压保护功能,因此其外围电路很简单。
正弦波输出的逆变器
2.正弦波输出的逆变器控制集成电路,正弦波输出的逆变器,其控制电路可采用微处理器控制,如INTEL公司生产的80C196MC、摩托罗拉公司生产的MP16以及MI-CROCHIP公司生产的PIC16C73等,这些单片机均具有多路PWM发生器,并可设定上、下桥臂之间的死区时间,采用INTEL公司80C196MC实现正弦波输出的电路,80C196MC完成正弦波信号的发生,并检测交流输出电压,实现稳压。电路输出端一般采用LC电路滤除高频波,得到纯净的正正弦波。
PWM技术的基本原理 随着电子技术的发展,出现了多种PWM技术,其中包括:相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等,而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。
它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
PWM技术的具体应用 PWM软件法控制充电电流 本方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口,在不改变PWM方波周期的前提下,通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄存器来调整PWM的占空比,从而控制充电电流。本方法所要求的单片机必须具有ADC端口和PWM端口这两个必须条件,另外ADC的位数尽量高,单片机的工作速度尽量快。
在调整充电电流前,单片机先快速读取充电电流的大小,然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较,若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整PWM 的占空比;若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWM的占空比。在软件PWM的调整过程中要注意ADC的读数偏差和电源工作电压等引入的纹波干扰,合理采用算术平均法等数字滤波技术。
软件PWM法具有以下优缺点。优点:简化了PWM的硬件电路,降低了硬件的成本。
利用软件PWM不用外部的硬件PWM和电压比较器,只需要功率MOSFET、续流磁芯、储能电容等元器件,大大简化了外围电路。可控制涓流大小。
在PWM控制充电的过程中,单片机可实时检测ADC端口上充电电流的大小,并根据充电电流大小与设定的涓流进行比较,以决定PWM占空比的调整方向。电池唤醒充电。
单片机利用ADC端口与PWM的寄存器可以任意设定充电电流的大小,所以,对于电池电压比较低的电池,在上电后,可以采取小电流充一段时间的方式进行充电唤醒,并且在小电流的情况下可以近似认为恒流,对电池的冲击破坏也较小。缺点:电流控制精度低。
充电电流的大小的感知是通过电流采样电阻来实现的,采样电阻上的压降传到单片机的ADC输入端口,单片机读取本端口的电压就可以知道充电电流的大小。若设定采样电阻为Rsample(单位为Ω),采样电阻的压降为Vsample(单位为mV), 10位ADC的参考电压为5.0V。
则ADC的1 LSB对应的电压值为 5000mV/1024≈5mV。一个5mV的数值转换成电流值就是50mA,所以软件PWM电流控制精度最大为50mA。
若想增加软件PWM的电流控制精度,可以设法降低ADC的参考电压或采用10位以上ADC的单片机。PWM采用软启动的方式。
在进行大电流快速充电的过程中,充电从停止到重新启动的过程中,由于磁芯上的反电动势的存在,所以在重新充电时必须降低PWM的有效占空比,以克服由于软件调整PWM的速度比较慢而带来的无法控制充电电流的问题。充电效率不是很高。
在快速充电时,因为采用了充电软启动,再加上单片机的PWM调整速度比较慢,所以实际上停止充电或小电流慢速上升充电的时间是比较大的。为了克服2和3缺点带来的充电效率低的问题,我们可以采用充电时间比较长,而停止充电时间比较短的充电方式,例如充2s停50ms,再加上软启动时的电流慢速启动折合成的停止充电时间,设定为50ms,则实际充电效率为(2000ms-100ms)/2000ms=95%,这样也可以保证充电效率在90%以上。
纯硬件PWM法控制充电电流 由于单片机的工作频率一般都在4MHz左右,由单片机产生的PWM的工作频率是很低的,再加上单片机用ADC方式读取充电电流需要的时间,因此用软件PWM的方式调整充电电流的频率是比较低的,为了克服以上的缺陷,可以采用外部高速PWM的方法来控制充电电流。现在智能充电器中采用的PWM控制芯片主要有TL494等,本PWM控制芯片的工作频率可以达到300kHz以上,外加阻容元件就可以实现对电池充电过程中的恒流限压作用,单片机只须用一个普通的I/O端口控制TL494使能即可。
另外也可以采用电压比较器替代TL494,如LM393和LM358等。采用纯硬件PWM具有以下优缺点。
优点:电流精度高。充电电流的控制精度只与电流采样电阻的精度有关,与单片机没有关系。
不受软件PWM的调整速度和ADC的精度限制。充电效率高。
不存在软件PWM的慢启动问题,所以在相同的恒流充电和相同的充电时间内,充到电池中的能量高。对电池损害小。
由于充电时的电流比较稳定,波动幅度很小,所以对电池的冲击很小,另外TL494还具有限压作用,可以很好地保护电池。缺点:硬件的价格比较贵。
TL494的使用在带来以上优点的同时,增加了产品的成本,可以采用LM358或LM393的方式进行克服。涓流控制简单,并且是脉动的。
电池充电结束后,一般采用涓流充电的方式对电池维护充电,以克服电池的自放电效应带来的容量损耗。单片机的普通I/O控制端口无法实现PWM端口的功能,即使可以用软件模拟的方法实现简单的PWM功能,但由于单片机工作的实时性要求,其软件模拟的PWM频率也比较低,所以最终采。
1、电压均值反馈控制
他是给定一个电压均值,反馈采样输出电压的均值,两者相减得到一个误差,对误差进行PI调节,去控制输出。他是一个恒值调节系统,优点是输出可以达到无净差,缺点是快速性不好。
2、电压单闭环瞬时值反馈控制
电压单闭环瞬时值反馈控制采用的电压瞬时值给定,输出电压瞬时值反馈,对误差进行PI调节,去输出控制。他是一个随动调节系统,由于积分环节存在相位滞后,系统不可能达到无净差,所以这种控制方法的稳态误差比较大,但快速性比较好。
3、电压单闭环瞬时值和电压均值相结合的控制方法由于电压瞬时值单闭环控制系统的稳态误差比较大,而电压均值反馈误差比较小,可以再PI控制的基础上再增设一个均值电压反馈,以提高系统的稳态误差。
4、电压电流双闭环瞬时控制
电压单闭环控制在抵抗负载扰动方面的缺点与直流电机的转速单闭环控制比较类似,具体表现在只有当负载(电流、转矩)扰动的影响最终在系统输出端(电压、转速)表现出来后,控制器才开始有反应,基于这一点,可以再电压外环基础上加一个电流内环,利用电流内环快速,及时的抗扰性来抑制负载波动的影响,同时由于电流内环对被控对象的改造作用,使得电压外环调节可以大大的简化。
随着可自关断电力电子器件的发展,串联谐振逆变电路获得越来越多的应用,各种适合于串联谐振逆变电路的控制方法不断出现,本文对常用的调幅控制、脉冲频率调制、脉冲密度调制以及谐振脉冲宽度调制等控制方法进行了讨论和比较,特别对脉宽加频率调制的控制方法进行了较详细的分析。
逆变器基本结构逆变器的基本原理图包括直流电压源,和由开关S1~S4组成的逆变桥及由R、L、C组成的串联谐振负载,其中开关S1~S4可选用IGBT、SIT、MOSFET、SITH等具有自关断能力的电力半导体器件;逆变器为单相全桥电路,其控制方法是同一桥臂的两个开关管的驱动信号是互补的,斜对角的两个开关是同时开通与关断的。逆变器的控制方法1、调幅控制(PAM)方法调幅控制方法是通过调节直流电压源输出(逆变器输入)电压Ud(可以用移相调压电路,也可以用斩波调压电路加电感和电容组成的滤波电路,来实现调节输出功率的目的,即逆变器的输出功率通过输入电压调节,由锁相环(PLL)完成电流和电压之间的相位控制,以保证较大的功率因数输出,这种方法的优点是控制简单易行,缺点是电路结构复杂,体积较大。
2、脉冲信号频率进行调制(PFM)方法脉冲频率调制方式方法是通过不断改变逆变器的工作时间频率,从而可以改变负载输出阻抗以达到一个调节输出功率的目的。回复者:华天电力。
声明:本网站尊重并保护知识产权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果我们转载的作品侵犯了您的权利,请在一个月内通知我们,我们会及时删除。
蜀ICP备2020033479号-4 Copyright © 2016 学习鸟. 页面生成时间:5.579秒