(a)规则采样法I;(b)规则采样法Ⅱ
规则采样法的实质是用矩形波来代替正弦波,从而简化了算法。只要载频比足够大,不同的矩形波都很逼近正弦波,所造成的误差就可以忽略不计了。
实际应用中变频器多是三相的,因此还应形成三相的SPWM波形。三相正弦调制波在时间上互差2π/3,而三角载波是共用的,这样就可以在同一个三角载波周期内获得如图2 - 25所示的三相SPWM脉冲波形。在数字控制中用计算机实时产生SPWM波形正是基于上述的采样原理和计算公式。一般可以离线先在通用计算机上算出相应的脉宽t2或(Tc/2) Msinω1tc后写入EPROM,然后由调速系统的微机通过查表和加减运算求出各相脉宽时间和间歇时间,这就是查表法。也可以在肉存中存储正弦函数和Tc/2值,控制时先取出正弦值与调速系统所需的调制比M做乘法运算,再根据给定的载波频率取出对应的Tc/2值,与Msinω1tc进行乘法运算.然后运用加、减移位即可算出脉宽时间t2和间歇时间t1、t3,此即实时计算法。按查表或实时计算法所得的脉冲数据都送人定时器,利用定时中断向接口电路送出相应的高、低电平,以实时产生SPWM
图2 - 25三相SPWM波形的生成
波形的一系列脉冲。对于开环控制系统,在某一给定转速下其调制比M与频率CUl都有确定值,所以宜采用查表法。对于闭环控制的调速系统,在系统运行中调制比M值需随时被调节(因为有反馈控制的调节作用),所以用实时计算法更为适宜。
上述所讨论的SPWM生成方法可以用单片机实现。旧式的8位机由于受系统时钟频率和计算能力的限制,所得SPWM波形的精度不是很高,当前多采用16位机或双16位机,尤其是近年来多采用嵌入式32位单片机,其控制功能和波形精度均达到极高的程度。
(4) SPWM专用集成电路芯片。当前逆变器中高频电力电子器件广泛采用,载波频率均采用高频。完全依靠软件生成SPWM波的方法实际上很难适应高开关频率的要求。世界上一些大的生产厂家开发出一些专门用于发生SPWM控制信号的集成电路芯片,应用这些芯片比用微机生成SPWM信号要方便得多。例如Mullard公司的HEF4752,Philips公司的MKⅡ,西门子公司的SLE4520以及三垦公司的MB63HIlO等。
3.电流跟踪控制
PWM变压变频器一般都是电压源型,可以按需要控制输出电压,但在交流变频调速系统中实际需要保证的是正弦波电流,在电动机绕组中通似三相平衡的正弦波电流才能使合成的电磁转矩恒定,不含脉动分量。因此若能对电流实行闭环控制,并保证其正弦波形,显然会比仅仅开环控制电压能够获得更好的性能。
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