第3篇电力电子控制技术讲述.ppt

第3篇 电力电子的控制技术 3.1 电力电子的控制概述 3.2 晶闸管变换电路的通断控制 3.3 PWM控制技术 3.4 一个完整的控制系统实例分析 3.1 电力电子的控制概述 调节：根据实际值与给定值之间的误差，通过一定的调节算法，获得控制量，控制动作执行机构。使误差缩小以至完全消除。 算法：PI调节，PID调节，模糊控制，神经网络，最优控制，非线性控制… 目标：控制系统稳定，性能优 动作机构：开关的导通、关断 常见的开关控制方式 移相触发方式：SCR电路，可控整流、交流调压、交—交变 频、TCR（可控电抗器） …等 特点：移相触发角α，谐波大，功率因数低， 过零触发：SCR电路，调功器，TSC 特点：工作波形为完整正弦波，无谐波，但调节周期长 3.1 电力电子的控制概述 PWM调制：全控型开关器件。 固定周期T，调制导通时间ton→改变占空比 优点：由于T固定，f也固定，电路中电感、变压器、滤波器等有固定的工作频率，便于优化设计这些磁性元件。 目前应用最广的控制方式 PFM调制：全控型开关器件。 固定导通时间ton，改变周期T→占空比D改变。 由于T在一个较大的范围内变化，使电路的工作频率也相应在较大的范围内变化，这给电感、变压器等磁性元件设计带来一定困难。 主要应用于谐振逆变及谐振软开关中 同步环节：同步变压器→过零比较器→施密特触发器，确保无振荡 脉冲移相环节：运算放大器→控制量Uc，调节Uc大小来改变脉冲产生的时刻 脉冲形成环节：单稳态电路 脉冲分配环节：逻辑分配 脉冲放大与驱动：如下图 2．数字电路实现：精度高，重复性好。 采用定时计数方式实现精确移相 假设：用8位二进制数对0～180?进行定时计数，则计数器变化1，对应电角度为180?/256≈0.72? 3．采用大规模逻辑芯片( CPLD)实现 大规模CPLD芯片完成数字电路实现的移相触发电路 4．单片机实现： 定时计数，利用程序实现 二、过零触发 过零检测环节、脉冲形成、脉冲分配、放大驱动 假设：用8位二进制数对0～180?进行定时计数，则计数器变化1，对应电角度为180?/256≈0.72? 3．采用大规模逻辑芯片( CPLD)实现 大规模CPLD芯片完成数字电路实现的移相触发电路 4．单片机实现： 定时计数，利用程序实现 二、过零触发 过零检测环节、脉冲形成、脉冲分配、放大驱动 全控型开关器件的通断控制方式可分为PWM (Pulse Width Modulation)控制和PFM (Pulse Frequency Modulation)控制，其中以PWM控制技术应用最为广泛，PFM控制仅仅在某些特殊的场合才有所应用。 PWM 控制就是脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值)。 全控型器件的发展才使得PWM控制技术变得十分容易实现。 PWM控制的思想源于通信技术，但在电力电子的控制中获得了广泛应用，它使电力电子装置的性能大大提高。 3.3 PWM控制技术 PWM控制技术正是有赖于在逆变电路和直流变换电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。特别是现在各种逆变电路都采用了PWM技术。 在直流变换电路中，由于输出为直流，因此PWM技术的具体实现方法对输出性能影响不大。 在逆变电路中，由于输出交流所要求的要素较多（如：频率、大小、波形），其性能指标依赖于PWM技术的实现方法。 3.3.1 PWM控制的基本思想 重要理论基础——面积等效原理 3.3.1 PWM控制的基本思想 3.3.1 PWM控制的基本思想 3.3.1 PWM控制的基本思想 3.3.1 PWM控制的基本思想 3.3.1 PWM控制的基本思想 3.3.2 PWM的调制方法 3.3.2 PWM的调制方法 3.3.3 PWM的实现 3.3.3 PWM的实现 三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc 。 如图所示确定A、B点，在tA和tB时刻控制开关器件的通断。 脉冲宽度d 和用自然采样法得到的脉冲宽度非常