器电流跟踪PWM控制设计与仿真.doc

课程设计报告书 题 目： 变频器电流跟踪PWM控制设计与仿真 学生姓名 所在院专业 起止时间：  目 录 前言 1 1 设计任务和要求 3 1.1设计任务 3 1.2 任务要求 3 2 总体设计 4 2.1 系统组成框图 4 2.2 电流滞环跟踪控制原理 6 2.3 滞环宽度分析 6 2.4 电流滞环跟踪控制的特点 8 3 电流的滞环跟踪控制的simulink的仿真 9 3.1 仿真软件介绍 9 3.2 三相电流跟踪滞环控制仿真 9 3.3 仿真结果分析 15 4 总结 15 参考文献： 16 变频器电流跟踪PWM控制设计与仿真 摘 要: 本设计中采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。 最后利用利用/SIMULINK对整个系统进行仿真，并对仿真结果进行分析。 关键词 异步电机；电流控制； 脉宽调制； CFPWM1 设计任务和要求 1.1设计任务 可选用交-直-交结构，进行参数计算和器件选型。完成变频器控制电路设计，对逆变部分控制方式采用电流跟踪控制(CFPWM)。利用/SIMULINK对整个系统进行仿真，并对仿真结果进行分析。 1.2 任务要求 （2）完成变频器主电路设计，主电路可选用交-直-交结构，进行参数计算和器件选型。 （3）完成变频器控制电路设计，对逆变部分控制方式采用电流跟踪控制（CFPWM）,采用模拟器件实现 ，采用单片机实现。 （4）频率变化范围2-50HZ连续可调，动态响应快。 （5）采用Matlab/Simulink对整个系统进行仿真，并对仿真结果进行分析。 2 总体设计 2.1 系统组成框图 三相异步电机调速系统结构图如下图图 三相异步电机调速系统框 主电路采用交直交结构如下图图 交直交结构主电路 控制电路采用单片机控制EXB841驱动芯片驱动IGBT，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 以A相电流滞环跟踪控制为例，其控制结构图如下图 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，直到误差大于0.5h时，滞环控制器翻转，输出正电平信号，开关器件VT1导通，VT2关断，使实际电流增大，一直增大到带宽的上限。以上过程重复进行，这样交替工作，实际电流与给定电流的偏差保持在-0.5h-+0.5h 之间，并在给定电流上下作锯齿状变化，达到跟踪电流的目的。 2.3 采用电流滞环跟踪控制的PWM波形，如下图 图给出了在给定正弦波电流半个周期内的输出电流波形和相应的相电压波形。可以看出，在半个周期内围绕正弦波作脉动变化，不论在的上升段还是下降段，它都是指数曲线中的一小部分，其变化率与电路参数和电机的反电动势有关。 图 电流滞环跟踪控制时的电流波形 电流滞环跟踪控制波形的几何关系如图 图电流滞环跟踪控制波形的几何关系 由上图可知逆变器的开关频率与电流波动幅值成反比，即与环宽成反比， 环宽越小，开关频率f 越高，实际电流值越接近给定电流，此时电流追踪性能越好。 图 三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形 因此，输出相电压波形呈PWM状，但与两侧窄中间宽的SPWM波相反，两侧增宽而中间变窄，这说明为了使电流波形跟踪正弦波，应该调整一下电压波形。 电流跟踪控制的精度与滞环的环宽有关，同时还受到功率开关器件允许开关频率的制约。当环宽选得较大时，可降低开关频率，但电流波形失真较多，谐波分量高；如果环宽太小，电流波形虽然较好，却使开关频率增大了。这是