PWM的基本概念

只看该作者 · 2012-12-3 23:08

调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
　　PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
　1 PWM控制的基本原理
　理论基础：
　　　冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

　　　　　图1　形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
面积等效原理：
　　分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。

　　　　　　　　图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
　　用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。
SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。

　　　　　　　图3 用PWM波代替正弦半波
　　要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。
PWM波形可等效的各种波形：
直流斩波电路：等效直流波形
SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。
什么叫一阶惯性？

只看该作者 · 2012-12-3 23:08

一阶对象(或惯性环节)

　　First order object (or nonperiodical link) 对象即过程通道。当过程参数随时间变化可以用一阶微分方程描述其动态模型时，这个过程通道称为一阶对象，或称为一阶惯性环节、一阶滞后环节、非周期环节。

(12—1)

式中  T——对象的时间常数，它仅与过程设备结构密切有关；
　　  y(t)——对象对扰动x(t)作用的输出响应，它是时间t的函数；
　　  ——过程参数变化的速率；
　　  x(t)——输入扰动，通常是阶跃函数1(t)；
　　  K—常数系数。
　　一阶对象有两个主要特征常数，即时间常数T和静态放大倍数K。
　　时间常数T的物理意义是：当对象受到某种干扰后，被调参数保持初始的变化速度达到新的稳态值K的63．2％时所需的时间。时间常数愈大，对象受干扰后，被调参数到达新稳态值愈慢。
　　时间常数体现了过程设备的惯性，或称为容量滞后。
　　一阶对象通道的时间常数T，其值是阻力系数与容量系数的乘积。
　　
　　不同过程对象的容量系数可用下式计算。
　　液体储罐：　　(12—2)
　　换热设备：　　(12—3)
　　气柜设备：　　(12—4)
　　电容器：  电容=电容器的电容量
　　一阶对象的另一主要参数K表征着过程通道中输入量与输出量之间在物质平衡或能量平衡间的比例关系。它是该对象通道的静态放大倍数。
　　静态放大倍数K值大，对象受外界干涉后输出参数变化灵敏，容易检测控制。反之，不灵敏，不易检测控制。
　　一阶对象组成的调节系统总是稳定的系统。