pwn逆變電路的主要的調(diào)制方法有:脈寬頻率雙調(diào)制、頻率調(diào)制、脈沖寬度調(diào)制這三種調(diào)制方式。
PWM脈寬調(diào)制,是靠改變脈沖寬度來控制輸出電壓,通過改變周期來控制其輸出頻率。而輸出頻率的變化可通過改變此脈沖的調(diào)制周期來實(shí)現(xiàn)。
PWM波形,通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻,改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓,采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化??梢酝ㄟ^調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。
擴(kuò)展資料:
pwm逆變原理特點(diǎn):
1、可以得到相當(dāng)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(shù)
3、電路結(jié)構(gòu)簡單
4、通過對輸出脈沖寬度的控制可改變輸出電壓,加快了變頻過程的動(dòng)態(tài)響應(yīng),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(xù)流磁芯、儲(chǔ)能電容等元器件,大大簡化了外圍電路。
可控制涓流大小。在PWM控制充電的過程中,單片機(jī)可實(shí)時(shí)檢測ADC端口上充電電流的大小,并根據(jù)充電電流大小與設(shè)定的涓流進(jìn)行比較,以決定PWM占空比的調(diào)整方向。
電池喚醒充電。單片機(jī)利用ADC端口與PWM的寄存器可以任意設(shè)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(rèn)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電流采樣電阻來實(shí)現(xiàn)的,采樣電阻上的壓降傳到單片機(jī)的ADC輸入端口,單片機(jī)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(jī)沒有關(guān)系。不受軟件PWM的調(diào)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)問題,所以在相同的恒流充電和相同的充電時(shí)間內(nèi),充到電池中的能量高。
對電池?fù)p害小。由于充電時(shí)的電流比較穩(wěn)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(hù)電池。
缺點(diǎn):
硬件的價(jià)格比較貴。TL494的使用在帶來以上優(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。
參考資料來源:百度百科-pwm逆變原理
PWM逆變電路及其控制方法1.計(jì)算法和調(diào)制法 同步調(diào)制和異步調(diào)制 規(guī)則采樣法2.3.計(jì)算法和調(diào)制法1)計(jì)算法 根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù),準(zhǔn)確計(jì) 算PWM波各脈沖寬度和間隔,據(jù)此控制逆變電路 開關(guān)器件的通斷,就可得到所需PWM波形。
本法較繁瑣,當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位 變化時(shí),結(jié)果都要變化。計(jì)算法和調(diào)制法2)調(diào)制法 結(jié)合IGBT單相橋式電壓型逆變電路對調(diào)制法進(jìn)行說明 在Ur的正半周, 當(dāng)Ur > Uc時(shí), Uo=Ud 。
當(dāng)Ur Uc時(shí), Uo=0 。
當(dāng)Ur < Uc時(shí),Uo=- Ud 。 因此,在Ur的一個(gè)周期內(nèi),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(jì)算法和調(diào)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(diào)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(jì)算法和調(diào)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(guī)律:當(dāng)urU>uc時(shí),uUN'=Ud/2。 當(dāng)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 輸出線電壓PWM波由±Ud 和0三種電平構(gòu)成 負(fù)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(diào)制和同步調(diào)制 根據(jù)載波和信號波是否同步及載波比的變化情況, PWM調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制。
1) 異步調(diào)制 載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式 通常保持fc固定不變,當(dāng)fr變化時(shí),載波比N是變化的 在信號波的半周期內(nèi),PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定,相位也 不固定,正負(fù)半周期的脈沖不對稱,半周期內(nèi)前后1/4周期 的脈沖也不對稱 當(dāng)fr較低時(shí),N較大,一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多,脈沖不對稱產(chǎn) 生的不利影響都較小 當(dāng)fr增高時(shí),N減小,一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少,PWM脈沖不 對稱的影響就變大 異步調(diào)制和同步調(diào)制 2) 同步調(diào)制 ——載波信號和調(diào)制信號保持同步的調(diào)制方式,當(dāng)變頻時(shí) 使載波與信號波保持同步,即N等于常數(shù)?;就秸{(diào)制方式,fr變化 時(shí)N不變,信號波一周期內(nèi) 輸出脈沖數(shù)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(shù) 倍,使三相輸出對稱。 為使一相的PWM波正負(fù)半 周鏡對稱,N應(yīng)取奇數(shù)。
fr很低時(shí),fc也很低,由調(diào) 制帶來的諧波不易濾除。 fr很高時(shí),fc會(huì)過高,使開 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(diào)制三相PWM波形 規(guī)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(diào)制波相位依次差120° 同一三 角波周期內(nèi)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(diào)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 利用以上兩式可簡化三相SPWM波的計(jì)算(7-8) (7-9) 上位機(jī) PWM 光 耦 隔 離 和電 保壓 護(hù)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 鍵盤及 顯示電 路 QEP 永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)框圖 PMSM control system of the block diagram SPI 轉(zhuǎn)速和位 置檢測 PMSM 三億文庫3y.uu456.com包含各類專業(yè)文獻(xiàn)、專業(yè)論文、高等教育、行業(yè)資料、中學(xué)教育、各類資格考試、外語學(xué)習(xí)資料、52PWM逆變電路及其控制方法等內(nèi)容。
逆變器的主電路均需要有控制電路來實(shí)現(xiàn),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,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,有PWM功能的微處理器也已問世,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(diào)制集成電路,如SG3525,TL494等。實(shí)踐證明,采用SG3525集成電路,并采用功率場效應(yīng)管作為開關(guān)功率元件,能實(shí)現(xiàn)性能價(jià)格比較高的逆變器,由于SG3525具有直接驅(qū)動(dòng)功率場效應(yīng)管的能力并具有內(nèi)部基準(zhǔn)源和運(yùn)算放大器和欠壓保護(hù)功能,因此其外圍電路很簡單。
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(jī)均具有多路PWM發(fā)生器,并可設(shè)定上、下橋臂之間的死區(qū)時(shí)間,采用INTEL公司80C196MC實(shí)現(xiàn)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(xiàn)穩(wěn)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 隨著電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了多種PWM技術(shù),其中包括:相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制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,通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻,改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓,采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。可以通過調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。
PWM技術(shù)的具體應(yīng)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(jī)具有的PWM端口,在不改變PWM方波周期的前提下,通過軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的PWM控制寄存器來調(diào)整PWM的占空比,從而控制充電電流。本方法所要求的單片機(jī)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(shù)盡量高,單片機(jī)的工作速度盡量快。
在調(diào)整充電電流前,單片機(jī)先快速讀取充電電流的大小,然后把設(shè)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(diào)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(diào)整PWM的占空比。在軟件PWM的調(diào)整過程中要注意ADC的讀數(shù)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(shù)字濾波技術(shù)。
軟件PWM法具有以下優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):簡化了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(xù)流磁芯、儲(chǔ)能電容等元器件,大大簡化了外圍電路。可控制涓流大小。
在PWM控制充電的過程中,單片機(jī)可實(shí)時(shí)檢測ADC端口上充電電流的大小,并根據(jù)充電電流大小與設(shè)定的涓流進(jìn)行比較,以決定PWM占空比的調(diào)整方向。電池喚醒充電。
單片機(jī)利用ADC端口與PWM的寄存器可以任意設(shè)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(rèn)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電流采樣電阻來實(shí)現(xiàn)的,采樣電阻上的壓降傳到單片機(jī)的ADC輸入端口,單片機(jī)讀取本端口的電壓就可以知道充電電流的大小。若設(shè)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(yīng)的電壓值為 5000mV/1024≈5mV。一個(gè)5mV的數(shù)值轉(zhuǎn)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(shè)法降低ADC的參考電壓或采用10位以上ADC的單片機(jī)。PWM采用軟啟動(dòng)的方式。
在進(jìn)行大電流快速充電的過程中,充電從停止到重新啟動(dòng)的過程中,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(diào)整PWM的速度比較慢而帶來的無法控制充電電流的問題。充電效率不是很高。
在快速充電時(shí),因?yàn)椴捎昧顺潆娷泦?dòng),再加上單片機(jī)的PWM調(diào)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)帶來的充電效率低的問題,我們可以采用充電時(shí)間比較長,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(shè)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(jī)的工作頻率一般都在4MHz左右,由單片機(jī)產(chǎn)生的PWM的工作頻率是很低的,再加上單片機(jī)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(diào)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的方法來控制充電電流。現(xiàn)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(dá)到300kHz以上,外加阻容元件就可以實(shí)現(xiàn)對電池充電過程中的恒流限壓作用,單片機(jī)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(jī)沒有關(guān)系。
不受軟件PWM的調(diào)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)問題,所以在相同的恒流充電和相同的充電時(shí)間內(nèi),充到電池中的能量高。對電池?fù)p害小。
由于充電時(shí)的電流比較穩(wěn)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(hù)電池。缺點(diǎn):硬件的價(jià)格比較貴。
TL494的使用在帶來以上優(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。涓流控制簡單,并且是脈動(dòng)的。
電池充電結(jié)束后,一般采用涓流充電的方式對電池維護(hù)充電,以克服電池的自放電效應(yīng)帶來的容量損耗。單片機(jī)的普通I/O控制端口無法實(shí)現(xiàn)PWM端口的功能,即使可以用軟件模擬的方法實(shí)現(xiàn)簡單的PWM功能,但由于單片機(jī)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(diào)節(jié),去控制輸出。他是一個(gè)恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng),優(yōu)點(diǎn)是輸出可以達(dá)到無凈差,缺點(diǎn)是快速性不好。
2、電壓單閉環(huán)瞬時(shí)值反饋控制
電壓單閉環(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(diào)節(jié),去輸出控制。他是一個(gè)隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),由于積分環(huán)節(jié)存在相位滯后,系統(tǒng)不可能達(dá)到無凈差,所以這種控制方法的穩(wěn)態(tài)誤差比較大,但快速性比較好。
3、電壓單閉環(huán)瞬時(shí)值和電壓均值相結(jié)合的控制方法由于電壓瞬時(shí)值單閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)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(chǔ)上再增設(shè)一個(gè)均值電壓反饋,以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。
4、電壓電流雙閉環(huán)瞬時(shí)控制
電壓單閉環(huán)控制在抵抗負(fù)載擾動(dòng)方面的缺點(diǎn)與直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制比較類似,具體表現(xiàn)在只有當(dāng)負(fù)載(電流、轉(zhuǎn)矩)擾動(dòng)的影響最終在系統(tǒng)輸出端(電壓、轉(zhuǎn)速)表現(xiàn)出來后,控制器才開始有反應(yīng),基于這一點(diǎn),可以再電壓外環(huán)基礎(chǔ)上加一個(gè)電流內(nèi)環(huán),利用電流內(nèi)環(huán)快速,及時(shí)的抗擾性來抑制負(fù)載波動(dòng)的影響,同時(shí)由于電流內(nèi)環(huán)對被控對象的改造作用,使得電壓外環(huán)調(diào)節(jié)可以大大的簡化。
隨著可自關(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越多的應(yīng)用,各種適合于串聯(lián)諧振逆變電路的控制方法不斷出現(xiàn),本文對常用的調(diào)幅控制、脈沖頻率調(diào)制、脈沖密度調(diào)制以及諧振脈沖寬度調(diào)制等控制方法進(jìn)行了討論和比較,特別對脈寬加頻率調(diào)制的控制方法進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。
逆變器基本結(jié)構(gòu)逆變器的基本原理圖包括直流電壓源,和由開關(guān)S1~S4組成的逆變橋及由R、L、C組成的串聯(lián)諧振負(fù)載,其中開關(guān)S1~S4可選用IGBT、SIT、MOSFET、SITH等具有自關(guān)斷能力的電力半導(dǎo)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)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號是互補(bǔ)的,斜對角的兩個(gè)開關(guān)是同時(shí)開通與關(guān)斷的。逆變器的控制方法1、調(diào)幅控制(PAM)方法調(diào)幅控制方法是通過調(diào)節(jié)直流電壓源輸出(逆變器輸入)電壓Ud(可以用移相調(diào)壓電路,也可以用斬波調(diào)壓電路加電感和電容組成的濾波電路,來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出功率的目的,即逆變器的輸出功率通過輸入電壓調(diào)節(jié),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(shù)輸出,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單易行,缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大。
2、脈沖信號頻率進(jìn)行調(diào)制(PFM)方法脈沖頻率調(diào)制方式方法是通過不斷改變逆變器的工作時(shí)間頻率,從而可以改變負(fù)載輸出阻抗以達(dá)到一個(gè)調(diào)節(jié)輸出功率的目的。回復(fù)者:華天電力。
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