变频器电流跟踪pwm控制设计与仿真

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1、摘要随着电力电子器件的发展和各种电机控制理论的不断完善，电机控制性能得到了大幅提高。目前应用得最多的还是结构简单和控制相对简单的通用型变频器，由于通用型变频器采用不可控二极管整流，存在输入电流谐波数大、能量利用率低、不能四象限运行等缺点。为了克服这些缺点，本文利用PWM整流技术，介绍了以TMS320F2812为核心控制芯片的电路设计，用MATLAB软件对双PWM变频器进行了仿真研究。在此基础上，搭建了系统实验平台，进行了双PWM变频器实验，通过分析实验波形，证明了双PWM变频技术的正确性和实用性。2电流源型双P讨日变频器拓扑结构电流源型双PWM变频器拓扑结构直流[2][3]则

2、采用大电感进行直流储以滤除网侧谐波电流，并抑制交流侧谐波电压。功率器件为晶闸管以晶闸管为功率器件的电流源型双PWM变频器的主电路拓扑结构。异步电动机变频调速需要电压与频率均可调的电流电源，常用的交流可调电源是由电力电子器件构成的静止式功率变换器，一般称为变频器。变频器按变流方式可分为交-直-交变频器和交-交变频器两种，本设计采用的是前者。早期的变频器由晶闸管（SCR）组成，SCR属于半控型器件，晶闸管的开关速度慢，变频器的开关频率低，输出电压谐波分量大。全控型器件通过门极控制既可使其开通又可使其关断，该类器件的开关速度普遍高于晶闸管，用全控型器件构成的变频器具有主电路结构简单

3、、输出电压质量好等优点。常用的全控型器件有绝缘栅极双极型晶体管（IGBT)。现代变频器中用得最多的是控制技术是脉冲宽度调制（PWM），其基本思想是：控制逆变器中电力电子器件的开通或关断，输出电压为幅值相等、宽度按一定规律变化的脉冲序列，用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压。传统的PWM技术是用正弦波来调制等腰三角波，称为正脉冲宽度调制，随着控制技术的发展，产生了电流跟踪PWM（CFPWM)控制技术。CFPWM的控制方法是：在原来主回路的基础上，采用电流闭环控制，使实际电流快速跟随给定值，在稳态时，尽可能使实际电流接近正弦波。关键词：电流控制；脉宽调制；CFPWM.目录摘要I

4、1前言12设计框图与原理22.1设计框图22.2电流滞环跟踪控制原理32.3滞环宽度分析42.4电流滞环跟踪控制的特点63电流的滞环跟踪控制的SIMULINK的仿真73.1单相电流跟踪控制逆变器仿真73.2三相电流跟踪滞环控制仿真93.3仿真结果分析154心得体会16参考文献171.前言SPWM控制技术以输入电压接近正弦波为目的，电流波形则因负载的性质及大小而异。然而对于交流电机来说，应该保证为正弦波的是电流，稳态时在绕组中通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值，不产生脉动，因此以正弦波电流为控制目标更为合适。电流跟踪PWM(CurrentFollowPWM,CH

5、PWM)的控制方法是：在原来主回路的基础上，采用电流闭环控制，使实际电流快速跟随给定值，在稳态时，尽可能使实际电流接近正弦波形，这就能比电压控制的SPWM获得更好的性能。电流跟踪控制的精度与滞环的宽度有关，同时还受到功率开关器件允许开关频率的制约。在实际使用中，应在器件开关频率允许的前提下，尽可能选择小的宽度。电流滞环跟踪控制方法的精度高、响应快，且易于实现，但功率开关器件的开关频率不定。为了克服这个缺点，可以采用具有恒定开关频率到的电流控制器，或者局部范围内限制开关频率，但这样对电流波形都会产生影响。2设计框图与原理2.1设计框图三相异步电机调速系统结构图如下图2-1：图2

6、-1三相异步电机调速系统框主电路采用交直交结构如下图2-2：图2-2交直交结构主电路图2-3三相电流跟踪型PWM逆变电路控制电路采用单片机控制EXB841驱动芯片驱动IGBT，如图2-4所示：图2-4单片机控制的EXB841驱动电路上图所示芯片EXB841是日本富士公司提供的300A/1200V快速型IGBT驱动模块，整个电路延迟时间不超过Ip，最高工作频率达40~50kHz，它只需外部提供一个+20V单电源，内部产生一个-5V反偏压，模块采用高速光藕隔离且有短路保护和慢速关断功能，利用单片机控制来控制它产生触发脉冲来驱动IGBT。2.2电流滞环跟踪控制原理现在以A相电流滞环

7、跟踪控制为例，其控制结构图如下图2-5所示：图2-5电流跟踪控制A相原理图其中电流控制器是带滞环的比较器，环宽为h，将给定电流ia与输出电流i*a进行比较，电流偏差△ia超过±0.5h时，经滞环控制器（HBC）控制逆变器A相上、下桥臂的功率开关器件动作。设比较器的滞环宽度为h，当输出电流i*a比给定电流ia大时，且误差大于0.5h时，滞环比较器输出负电平，驱动开关器件VT1关断，VT2导通，使实际电流减小。当减小到与给定电流相等时，滞环比较器仍保持负电平输出，VT1保持关断，实际电流继续减小，直到误差大