PWM变流技术应用.docx

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1、摘 要科学技术在不断推进与完善，尤其是在电子电路方面得到了长足性发展，人们不断地进行着各种创新发明。与此同时，PWM控制技术开始逐渐崭露头角并占据重要地位。在当今生活中，万物都联系在一起，PWM技术与变流技术也一样。两者结合再加上人们不断地研究探索，目前PWM技术已经在社会生产中起到了至关重要的作用。本文将对PWM在变流技术中的应用做出浅析并提出本人的薄见。本文首先将对PWM在变流技术中的主要应用进行阐述解释，以便对电力电子技术实现更好的掌握。其次将介绍几种主流的PWM的控制方法，并对各种方法的基本原理进行解释与分析，以达到使读者更好的了解PWM的目的。最后本文将举出三种实际中常见的PWM在变

2、流技术中的应用的实例，目的是更好的对PWM的工作方式和不同的PWM应用方式进行分析和了解掌握。关键词：PWM；变流技术；谐振软开关；PWM调速AbstractScience and technology are constantly evolving and improving, particularly in the area of electronic circuits, and people are constantly implementing a variety of innovative inventions. At the same time, the PWM control t

3、echnology has begun to emerge and occupy an important place. In modern life, everything is connected and the PWM technology is identical to the transformation technology. Combining these two factors and the ongoing research and study of people, modern PWM technologies play a vital role in social pro

4、duction. In this article, we will analyze the use of PWM in converter technology and express my delicate opinion.This article first explains the basic use of PWM technology in conversion technology to better understand power electronics technology.Secondly, several basic PWM control methods will be

5、presented, and the basic principles of the different methods will be explained and analyzed to achieve a better understanding of PWM.Finally, this article presents three practical examples of the use of PWM technology in conversion technology, in order to better analyze and understand the operating

6、mode of PWM technology and various methods of application of PWM technology.Key words: PWM; Converter technology; Resonant soft switch; PWM speed regulation目 录前 言11.绪论21.1PWM的介绍21.1.1PWM的定义及功能21.1.2PWM的基本原理21.2PWM目前的应用领域及发展趋势31.2.1PWM的应用领域31.2.2PWM的发展趋势及优缺点41.3变流技术的介绍51.3.1变流技术的定义51.3.2变流技术的分类51.3.3

7、变流技术在电力系统中的应用62.PWM的控制方法72.1PWM的几种控制方法及其应用的领域72.1.1等脉宽PWM法72.1.2.梯形波与三角波法72.1.3.马鞍形与三角波比较法82.1.4.单元脉宽调制法92.1.5.预测电流控制法92.1.6.空间电压矢量控制PWM102.1.7.规则采样法102.1.8.谐振软开关PWM112.1.9.变流技术中发现的问题112.2本章小结123.PWM在变流中的应用实例133.1谐振软开关PWM功率变换器133.2双PWM变换器励磁的变速恒频风力发电系统153.3PWM调速在转速装置上的应用163.4本章小结174.结论18致谢19参考文献2021山

8、东交通学院毕业设计（论文）前 言随着科学技术的日新月异和电子电路的飞速发展，PWM控制技术开始出现，并占据着重中之重的地位。控制在一定程度上可以理解为针对于脉冲宽度执行切实有效的调制。也就是凭借脉冲宽度进行调节，进而有效得到所需波形。在逆变电路当中控制技术的应用相对较为广泛，其承载着重中之重的地位。当前形势下一般都采用型逆变电路进行切实有效的应用。控制技术的发展与进步在一定程度上始终脱离不开逆变电路的广泛应用，能有当今这么出色的成果与相应的逆变电路密不可分。最近几年当中，在整流电路方面技术也开始逐渐被应用起来，并慢慢的显示出了其优势。可以说，PWM在变流技术中的应用是关键、重要且不可替代的。本

9、文将对PWM在变流技术中的主要应用进行阐述解释，以此对电力电子技术实现更好的掌握。1.绪论1.1PWM的介绍1.1.1 PWM的相关定义与功能（脉宽调制）在一定程度上可以基于微处理器处理成数字量输出进而实现切实有效的控制。在此过程当中还需有效利用分辨率相对较高的计数器，相应的模拟信号电平编码可以凭借调整方波占空比来实现1。（所谓的占空比可以归结为在单位脉冲周期内通电时长与总体运转时长的比值。）所输出的信号本质是数字形式的，在任意时刻完成相应的规定以后，满幅值形式的直流供电在一定程度上可以归结为全有或者全无两种形式。无论是相应的电流还是电压源都可以归结为凭借通或者断的形式进行加载。所谓的接通其实

10、质就是对其进行供电，反之就是所谓的断电形式。只要相应的带宽能够满足，在一定程度上所有形式的模拟信号都可以凭借完成相应的编码1。（所谓的带宽可以理解为模拟信号所具有的频宽，也就是一定时期内，系统可以传输数据的数量。）所以，控制在一定程度可以理解为对脉冲相应的宽度执行切实有效的调制。进而有效得到所需波形。并对其进行加工利用和系统的计算模拟。1.1.2PWM的基本原理基于采样控制理论进行切实有效的总结可以得知：相应的冲量保持一致但在形状方面有所差异，在这种条件下，进行窄脉冲到相应的惯性环节加载过程当中，最终所实现的功效几乎一致3。所谓的功效一致，在一定程度上可以理解为相应的波形大体一致3。如上图所示

11、呈现出几种存在差异的窄脉冲，矩形脉冲形式，三角脉冲形式，正弦半波脉冲形式，相似之处在于相应的面积保持一致且均为，故在等效的惯性环节加载过程当中，所得到的输出响应曲线几乎保持一致。一旦相应的窄脉冲呈现出的形式，也就是所谓的单位脉冲，所得到的相应响应可以归结为脉冲过渡函数。其本质就是面积等效原理，可以将其称为的关键理论基础，要想有效运用首先就需对其进行切实有效认知。1.2PWM目前的应用领域及发展趋势1.2.1PWM的应用领域在一定程度上可以基于微处理器进行处理呈现数字量输出，进而实现切实有效的控制，尤其是在功率控制与交换方面，譬如在通讯、测量等领域当中实现了相对较为广阔的应用4。（1） 模拟电路

12、：相应的模拟信号值在一定程度上能够实现不间断地改变，需要注意的是针对于时间以及幅度不存在任何局限性，与此同时，在曲线方面也呈现出相对较为平滑的趋势，故实际应用当中通常凭借模拟信号进行相应的电流或者电压的把控。模拟形式的电压以及电流在一定程度上可以直接进行控制，在此过程当中仅需对相应的电阻大小进行有效变更就可以对电压和电流进行调节。但是，通常普遍认为模拟控制相对较为直观简便，在成本方面有时呈现出相对昂贵的现象。模拟电路在实际运用当中存在一定的时间漂移，在相应的调节方面更是难上加难。除此之外，受限于类似于噪声形式的扰动，尤其是对电流干扰最为严重。但是采取的方式对其进行把控在一定程度上能够将其成本与

13、能耗切实有效降低5。在此过程当中还需有效利用分辨率相对较高的计数器，相应的模拟信号电平编码可以凭借有效的调整方波占空比来实现，只要相应的带宽能够满足，在一定程度上所有形式的模拟信号都可以凭借完成相应的编码5。（2） 硬件控制器：目前市面存在的大多数硬件控制器都涵盖一定的功能。譬如，旗下的内嵌两个的控制器，均能够对相应的接通时间以及周期进行有效选取6。所谓的占空比可以归结为接通时间与周期的比值；相应的调制频率与周期呈现出倒数关系。（3） 通信与控制：最大的优势在于全局的控制形式均是基于数字量展开的，可有效避免模数转换的过程7。在此过程当中，可有效将相应的噪声最大限度的压低7。在一定程度上来讲其也

14、是在相应的通讯领域得到相对较为广泛应用的根本原因之一。凭借进行脉宽调制的方式，可以将相应的通讯距离切实有效提升。当前竞争激烈的环境下在各方面的应用都相对较为广泛，尤其是在制动器方面，其具体的运作形式可以归结为通过强大的制动力去卡住某个运转的部件，并让整个系统进行相应的减速甚至使其完成停车的操作。通常情况下，多采取模拟量的形式加以把控制动夹紧力的数量级。其本质在于进行相应的电流以及电压的把控，一般来讲随着这些参数加载的增大，制动器所施加的压力就越大，电机的转速就会减速的更快甚至停止运转。想实现这种控制，可以在制动器的一个开关上安装PWM控制器针对于相应的压力开关完成有效控制。仅需凭借简单的软件编

15、程在即可实现相应占空比的提升，即可将输出的压力有效提升。倘若按照某种需求进行夹紧力的控制，这便需要引入精度相对较高的测量仪器完成有效测定，并将相应的数学模型进行有效建立，再进行输出的合理配备，从而实现基于预期目标的精准控制。综上所述，在一定程度上能够呈现出相对较为经济、节省空间、抗噪能力相对较强的特性，未来的应用前景不可限量。1.2.2PWM的发展趋势及优缺点（1）PWM的发展趋势：目前已经应用在实际工作中的PWM的控制方案已经达到了数十种，其衍生的其他控制方法也有很多。尤其是微处理器应用于PWM数字技术后，控制方案的种类不断进步，不断的提出新的、优秀的方案，的发展需要进行不断地探索与创新，在

16、某些方面的应用还有待进一步完善，截止到当前为止，依然存在大量的相对较为新颖的方案持续不断产出，可以看出其依然是当今相对较为火热的研究方向。其中不少方法已经趋于成熟，而且有许多在实际中得到了初步的应用。由于当今科学技术各个学科之间的界限很模糊，不像原来划分的那么清晰，这样就衍生出了很多结合了多种学科、多种方案的技术。在PWM控制技术方面，基于现代控制理论相关构想为理论基础，并有效结合无谐振的软开关技术，在一定程度上可以将技术发挥到淋漓尽致。（2）的优劣之处的优势可以归结为：操控相对较为便捷、相应较为灵活、动态性能稳定可靠，这些都很适应当代电力电子技术发展的各项需求，恰好技术则完美的拥有这些优点。

17、另外，经济和节约空间也是其优点之一。缺点则是：例如在电流控制基于环滞比较法当中，相应的开关频率呈现出不够恒定的现象进而导致高频噪音的产出，与其他方式进行对比，倘若保持开关频率相对一致，其呈现出的电流输出夹杂着大量的谐波；在凭借线电压控制中的单元脉宽调制法时，缺点为此种方法只能应用于异步电动机，应用的范围较小。PWM技术的优点对于现代电力电子技术来说是非常关键且重要的。换句话说，PWM技术正是一种由于电力电子技术的飞速发展应运而生的技术。但是，它也有很多明显的缺点。到底如何更好的应用PWM的优点并且改善消除它的缺点，也是应该注意的方面之一。【环滞比较法：PWM中装有一个环滞比较器，当每次电流反馈

18、回来的时候，通过相应的比较器完成电流设定与反馈数值进行切实有效的对比，从而能够求解出相应开关器件的运作形式，这样就能实现实时的让实际电流跟踪给定电流。单元脉宽调制法：通过课本学习我们可以得知，三相对称线电压的关系为三个线电压之和为0。由此可得，任和一个线电压等于其他两个线电压负值之和。如果将一个周期分为六等分，将半个周期中两边的区间由一个线电压表示，中间的用两外两个线电压负值之和表示，再将其他两个线电压同第一个线电压做同样的处理，仅仅能够在半周下呈现出双边的波形。倘若以此定为相应的参考完成相应的三角波再现，在一定程度上能够呈现出线电压的波形。既然已经完全已知脉冲运作形式，即可进一步确定其相应的

19、驱动脉冲。1.3变流技术的介绍1.3.1变流技术的定义所谓的变流技术以及相应的电能转换可以理解成是电机工程以及相关电力产业的别称，其实质在于进行电能变换，在此过程当中可以使交直流之间的转换，也就是针对于相应的电压与电流进行有效调节，或者进行混合形式的调节7。变流技术可以利用机电设备或是电力电子电路来进行电能的变换。例如，利用变压器调整电压等。1.3.2变流技术的分类变流技术的分类，是依照其输入及输出是交流电（AC）或直流电（DC）来区分：（1） 直-直变换：直-直变换（DC-DC）又称为斩波，是将相应直流电在一定程度上转化为电压相对固定或者可调形式的直流电9。其具体运作形式可以归结为将相应的目

20、标直线电源完成离散脉冲的转化8。随之而生的是叫做斩波器的装置，它不仅能够实现一定的调压功效，与此同时还能完成噪音以及相应谐波现象切实有效的抑制9。其在自动化设备里得到了相对较为广阔的应用，电子电压表和生物电子仪器中也有应用。（2） 交-交变换：交-交变换（AC-AC）又称为变频，基于负载进行相应的调整，在一定程度上实现损耗与功耗的有效下降，进而实现寿命周期的提升。在此过程当中相应的变频器承载着重中之重的功效，凭借改变供电频率的方式实现转速有效调节8。交流异步电动机的转速公式为：n=60f（1-s）p其中：n电机的转速（r/min）；。基于上式可知，在磁极对数和转差率不变的情况下，仅需改变相应的

21、供电频率大小，电机的转速会随着频率的变化而变化。（3） 交-直变换：交-直变换（AC-DC）又称之为整流，其有效凭借二极管单向导电性在一定程度上能够将正负变换的交流电压逐步转化成为单向脉动电压。在进行交流电源通电条件下，可以实现周期性的导通以及相应的关断，呈现出脉动直流的形式10。在正半周当中，相应的二极管实现导通，导致负载上的电流以及电压的波形几乎保持一致；在负半周当中，呈现出反向截止的状态，几乎检测不到电压的存在。（4） 直-交变换：直-交变换（DC-AC）又称为逆变，它与整流相反，将直流电变为交流电。逆变电路可用于构成各种交流电路，在工业中的应用广泛。所谓的逆变电路凭借直流侧储能元件的差

22、异，可以将其归结为电压以及电流类型的逆变电路8。其中电流类型的负责并联负载供电，可以称之为并联谐振逆变器。电压类型的负责串联负载供电，也就是所谓的串联谐振逆变器8。1.3.3变流技术在电力系统中的应用其可以追溯带上世纪七十年代左右，便针对于电力电子逐步展开应用11。在其应用的初期就博得了各界人士的广泛关注。随着科技不断进步以及时间的推移，逐步在整流、调压、斩波、逆变等方面得到了切实有效的运用，并呈现出相对较为良好的态势11。（1） 在发电环节的应用：在实际当中，发电的形式呈现出多样化的趋势，不仅存在火力以及水力的形式，还存在一定量的新能源形式，譬如风能、核能、太阳能等11。自然界中的一些不可再

23、生资源数量有限，传统的形式在一定程度上已经满足不了当前的发展需求，着重考虑一系列新能源形式加以替代11。但是需要注意的是虽然能够带来一定的优势，也会伴随着一定的不稳定性11。在此过程中变流技术便能有效处理好这一系列的问题。与此同时，其还能够针对于相关设备进行不断优化，进而满足优质有效的运转11。（2） 在输电环节的应用：在进行输电的过程当中通常会伴随一系列的不稳定因素的产出，引入变流技术以后可有效改善电压失稳的现象，完成相应的电流转化，确保其切实有效运行11。无论是在交流方面还是直流方面都承载着重中之重的地位。（3） 在配电环节的功效：在进行配电的过程当中始终与电力电子技术脱离不开干系。相应的

24、变流技术不仅能够在电源方面得到有效运用，在蓄电充电上也能发挥出其功效，既能满足于配电当中的电流转化，还能对相应的电力储备进行相应的协助，切实有效确保井然有序。人类生活当中的索索事事也与其密不可分，在一定程度上能有有效改善耗电量，能够确保环保的要求得以实现。2.PWM的控制方式电力电子技术以及相关理论不断完善，的发展实现了重大的突破。当前形势下，关于的控制方式层出不穷，本文挑选了几种主要的PWM控制方式，根据其特点，对其进行分析。2.1PWM的几种控制方法及其应用的领域2.1.1等脉宽PWM法当初逆变器仅仅局限于频率的调整，等脉宽法将其实现进一步的延伸，解决了各种形式的难题，其具体操作也相对较为

25、便捷12。在此过程当中有效凭借脉冲宽度一致性原则进行归类并定义成波形，有效改变脉冲的周期大小实现调频的功效，相应改变其宽度以及相应的占空比实现电压的调整，仅需采用相对合理的控制方式便能实现电压以及相关频率呈现协调有序变化12。如图所示，进一步完成正弦半波信号的等分，其中宽度保持一致，但是高度存在一定的差异，其相应的宽度均为，由于脉冲的上端是相应的曲线围成的，呈现出近似正弦规律12。倘若凭借等面积理论进行划分，并用相应的等宽矩形进行有效替代的话，其相应的宽度也大致为，这也就是所谓的等脉宽调制。图b是占空比等于1时所获得的图形12。同样的，正弦负半周的图形也可以用同样的方法得到。2.1.1. 梯形

26、与三角波法确保直流电压利用率能够得到有效提升，相关学者逐步开发出一种相对较为新颖的方式即梯形与三角波法。其具体实施可以理解成凭借梯形波进行相应的调制，载波形式凭借的是三角波，在一定程度成二者幅值保持一致，进一步凭借其交点时刻实现相应的通断控制12。当梯形波以及相应的三角波幅值保持一致，相应的基波分量幅值在一定程度上要高于三角波，进一步确保直流电压利用率有效提升。需要注意的是梯形波自身存在低次谐波，这就导致输出波形中存在一定的次以及等形式的次低次谐波13。所谓的梯形波可以理解为通过等腰三角波进行相应的顶部切除实现的，进而造成梯形波的形式呈现出多样化的趋势。本文仅仅针对于去除顶部形式展开研究。需要

27、注意的是所有的交点均以直线相连，通过点进行分析，当第一斜率呈现出正号时所得结果如下13：三角波方程：y1=-1a(2g)(x-ng) 13（式中，代表没有三角波的序号；当第一斜率呈现出正号的形式，；反之）.所谓的梯形波可以归结为三段直线组成，本文所分析的研究对象为去除3/5三角波顶部所生成的，相应的正半周两个顶点坐标数值相对于数值始终保持为5和45，通过联立求解，则相应的交点为13：x=x1t(ti-ki) ( x5)x=(m+x1)ti (5x45)式中：ti=-1n2g；ki=5m；x0=ngx0；x1=tix0负半周和B、C点可以用相同的方法求出。在图d中给出了g=6，情况下三相电压调制

28、波形示例。2.1.2. 关于马鞍形与三角波比较法其具体原理在于将谐波引入到当中，也就是引入所谓的三次谐波，所得的调制信号即为相应的马鞍形，相应的幅值呈现出下降的趋势，当相应的调制信号幅值在一定程度上低于正弦幅值时，即可实现基波高于三角波幅值，这就实现了直流电压利用率的有效提升12。在三相无中线系统当中，相应的三次谐波电流几乎呈现出没有任何通路的现象，故三个线电压以及电流内部不存在任何的三次谐波。除此之外，在一定程度上也可以引入正弦三倍左右的各种相干波形，均不对相应的线电压产生任何影响。这是由于完成逆变锁形成的线电压谐波呈现出相互抵消的趋势。2.1.3. 单元脉宽调制法12众所周知三相对称形式的

29、线电压之间存在Uuv+Uvw+Uwu=0的关系。倘若针对于一个周期进行份有效划分，每份基本是，针对于Uwu来讲，半个周期两边区间利用Uwu符号表示，中间的部分则利用-(Uuv+Uvw)表示，针对于Uuv以及Uvw进行一致化处理，即可呈现出仅存在半周双边区间的两类波形，还需注意正负号。将其当做脉宽调制的参考信号，载波形式还是三角波，还需进行直线化处理，这样便可呈现出相应的线电压脉冲波形，在一定程度上全面对称，在此过程中仅需考虑半周即可。2.1.4. 预测电流控制法所谓的预测电流控制需要在每个周期开始的时候，有效基于实际电流误差大小、各项负载参数以及相应的负载变量，进行相应的误差估计，这样一来，在

30、下个调节周期内便能将相应的估计误差切实有效压低14。图呈现出整流器电流预测相关原理示意图，直流的一侧进行预定电压udc*与相应的实际电压udc进行有效比对，其所得的差值凭借控制器，相应的输出结果可进行电流幅值预测Im*，再完成角度实测值sin，cos的乘法运算即可求解出I*、I*，再将其与测量电流值I、I进行求差计算，相应的结果再经由电感以及开关频率，进而明确出相应的比例系数，得出相应的电压信号给定u、u，再与相应的电压前馈项u、u进行加法运算，最终结果为u*、u*，作为空间形式的电压矢量调制算法预定大小，从而完成相应开关管的通断控制，最终实现所需的控制效果14。2.1.5. 空间电压矢量控制

31、PWM12所谓的空间电压矢量控制也可以称之为磁通正弦法。基于三项波形相应理想圆形轨迹的逼近，有效凭借逆变器不同形式下产出的磁通去切实有效逼近基圆磁通，进而形成相应的波形。在此过程中将电机以及相应的逆变器有机归为一体，确保其能够呈现出幅值相对一致的圆磁场。2.1.6. 规则采样法所谓的规则采样法在实际应用过程当中相对较为广泛，通常利用三角波进行有效载波。其运作原理在于凭借三角波完成相应的采样从而产生梯形波。紧接着有效利用其交点时刻进行相应通断的有效控制，进而确保法有效实现。相应的三角波仅在端点完成相应的采样，相应的脉宽可通过其交点进一步把控，每个载波周期在一定程度上都呈现出位置对称的趋势，这也就

32、是所谓的对称规则采样法。相反呈现出不完全对称的形式，即为不对称规则采样法。其实质是针对于自然采样的完善，具体的优势可以归结为实用性相对较强，操作相对较为便捷，非对称的形式正弦逼近效果较为出色，但是在利用率方面以及线性范围方面相对较为局限。2.1.7. 谐振软开关通常情况下传统形式的，相应的开关大部分均为硬开关的形式，其工频受限于相应的电流以及电压15。现代化的趋势都呈现出不同程度的高频形式。谐振软开关很好的解决了硬开关所不能解决的问题，其本身是基于常规形式的，只是引入了一定的谐振网络，开关具体操作的过程当中，谐振网络在一定程度上将其转化成软开关的操作形式，相应的谐振周期非常短，几乎不会对造成任

33、何干扰。但是会伴随一定的谐振损耗，这也是其一直应用受限的根本原因15。针对于相关文献进行切实有效分析，针对于高频软开关形式还仅仅局限于仿真试验阶段，尤其是高频谐振方面至今为止还没有推导出切实有效的模型15。针对于各方面参数的相互耦合影响还有待进一步探索与完善。2.1.8. 变流技术中发现的问题变流技术可以追溯带上世纪七十年代左右，便开始着手电力电子技术的应用11。在其应用的初期就博得了各界人士的广泛关注。随着科技不断进步以及时间的推移，逐步在整流、调压、斩波、逆变等方面得到了切实有效的运用，并呈现出相对较为良好的态势11。当然，当变流技术被如此广泛的应用的时候，同时也发现了很多问题。例如，在低

34、次谐波消去法中，会有很大的较低次谐波的幅值，并且计算复杂，所以只能用在同步调制方式中，如何将这种方法应用到更多的调制方式中，是一个需要解决的问题。再者，滞环比较法中，由于开关频率的不固定，会造成严重的噪音，和其他方法相比，这种方法在同一开关频率下输出电流中所含的谐波较多。如何消去噪音，减少输出电流中的谐波，是滞环比较法亟待解决的问题。在几百年的时间里，人们对电的认知从初识到了解再到掌握，其中包含了无数前辈们的呕心沥血和精益求精的实践，他们也许限于当时的技术和条件只能发现变流技术中的问题并且提出假想的解决方案，而作为后辈的我们则拥有了实现假想方案的条件和技术。我们应该继承前辈们的精神和意志，为了

35、更方便的生活和更美好的未来，将电子电力技术发展弘扬。2.2本章小结这一章中主要描述了8中目前主流的PWM在变流技术中的应用方法的基本原理和特点，并且简单的阐述了自己对这8中方法的理解。本章最后介绍了一些变流技术中遇到的问题，目前这些问题还没有被解决，不过我相信随着科技的进步，这些问题很快就会被解决。3.PWM在变流中的应用实例3.1谐振软开关形式的PWM功率变换器所谓的谐振式软开关形式的功率变换器具体需求可以归结为：开关的频率相对较高，体积方面较为轻巧，所执行的变换效率等方面均是将来需要不断攻克的热点方向15。功率变换器实现相应的高频化在一定程度上能够将其尺寸尽可能的压缩，相应的功率密度以及相

36、应的变换效率能够实现明显提升。与传统形式的硬开关形式相比，倘若相应的功率保持一致其速率能够提升倍左右，其还不需任何缓冲装置，所谓的噪声基本全无，变换功率高和可靠性等优点15。上图呈现出谐振软开关功率变换装置的原理电路图。其相应的不足也相对较多，譬如：谐振电压峰值相对较大，在一定程度上基本是直流供电的倍左右，进而导致逆变桥开关当中的电压过大；谐振很难呈现出回零形式等15。为了切实有效处理这一系列的问题，相继开发出了多样化的谐振型逆变器拓扑相继提出。但这种新的谐振类型逆变器一方面造成复杂度提升，还导致相应的系统的效率逐步降低。年，等人基于有源自动箝位提出了相对较为新颖的谐振直流逆变器，对此类问题进

37、行了切实有效的处理。如下图所示，引入了一个开关元件以及相应的储能电容，将相应的电压承受需求切实有效的压低15。1990年，Jin He and MohanN等又提出并联谐振DC环节逆变器，其电路拓扑如下：这种逆变器克服了图2中谐振峰值电压过大的问题，但是还呈现出离散脉冲调制的相关不足之处，有效利用谐振峰值电压能够实现直流输入电压vd的控制，在此过程当中，可以利用进行有效调制15。但是需要注意的是图中的逆变器相应的峰值电流呈现出额定负载最大电流的倍，除此之外需要引入个开关元件15。相应的控制电路相对较为繁琐，不利于实现，相应的谐振频率在一定程度上相对较低，最终导致波形输出效果不佳。当前形势下，针

38、对于谐振软开关的形式所开发出的结构多种多样。但探讨相对较多的仅仅局限于图以及图2的形式。有望成为下一代主流新型功率变换器15。3.2双PWM变换器励磁的变速恒频风力发电系统人类历史的发展进程和科技进步的进程可以说是能源的开发利用的进程，每一次新型的能源的发现和利用都能进一步的推动科技、经济和文明的进步。很长时间之中，煤炭、石油等化石能源作为人类世界的主要能源供应，是人类文明进步最大的保障。然而，随着社会和经济的发展，能源短缺和环境问题逐渐的成为了目前社会的主要问题之一。寻找可持续的能源也是当下热门的研究课题和科技主题。风力作为一种环保的可再生能源，近年来不断受到人们的重视。由于其环保、具备一定

39、的可再生特性，世界上众多国家都在重点着手考虑风力发电。当前形势下风力发电形式具体可以归结为：叶片、发电机、故障监测与显示装置、控制设备等构成。其中变速定频形式的风力发电系统便是国内外主流应用的发电系统。采用这种发电方式的发电系统如图4。相应的转子的组成形式可以归结为两个电压型的变换器。具体运作当中，的状态时刻变换，一般情况下不会基于整流和逆变的状态进行两个变换器的区分，然而是基于相应的位置来对他们进行命名16。分辨叫做转子侧变换器和网侧变换器。励磁电流由转子侧进入，用来控制定子磁场方向，借此来完成相应的无功功率有效调整；网侧与转子侧的进行配合工作，进而致使能量完成相应的双向变换。同时，为了使发

40、电机的无功调节更灵活，网侧变换器在一定程度上还要确保直流侧的电压保持相对恒定，除此之外还可以进行相应网侧功率因数切实有效的调节。3.3PWM调速在转速装置上的应用转速装置主要用于各种转速表和转速检测装置的检定和校准，不同的对象对转速量程，转速精度，转速力矩等有不同的要求和标准17。转速装置应该在与电机的驱动模块相匹配的情况下对步进电机进行调速。传统的调速方法有很多，但随着PWM技术的发展，人们看到了PWM调速的优势：灵活、响应快、精度高、安装简单等等。正是由于这些优点，PWM逐渐的被应用到了调速装置上并成为了主流方式。转速装置主要由三部分组成，即：转速源、变速箱和测控系统17。所谓的转速源通常

41、采取步进电机；相应的变速箱可以归结为齿轮以及其他形式的变速装置组成；所谓的测控系统其实质就在于进行调速，控制电机的稳定性和变速的准确性。基本原理为：采用步进电机作为主电机，通过单片机和可编程电路构成数控调速系统来控制电机的运转17。而PWM调速的原理是采用大功率晶体管作为电路的开关，通过晶体管的关断与闭合以及晶体管的占空比来改变输出电压的大小。当大功率晶体管的基级输入高电平时，晶体管导通，一段时间后基级输入低电平，晶体管关断。再经过一小段时间后，基级重新输入高电平，晶体管重复上面的动作。PWM调速方法在电压源恒定不变的情况下，电机两端的电压取决于晶体管关断与闭合的时间长短，也就是占空比的大小。

42、所以说，改变晶体管占空比的大小，就可以实现PWM调速这种调速方式。PWM调速电路一般来讲都是适用于双极式和单级式的。典型的PWM调速电路的硬件电路图如图5。图中的二极管为续流二极管，它的功能是在晶体管关断的时间内，让电机仍然能够正常的运转和工作，解决了步进电机在晶体管关断的时候，因为两端的电平改变而带来的转速不稳的问题。3.4本章小结在第三章中，主要对目前PWM的三种实际应用做了简单的结构方面和基本原理的介绍。通过第三章的实例我们可以发现，PWM在实际中的应用很广泛，小到开关，大到电机，甚至到整个发电系统都有PWM的参与，并且，PWM的自身优势正是这些应用被发明出来的原因之一。通过第三章三个实

43、例的简单介绍，本人对于PWM有了更深入的了解，相信本文的读者会和本人一样，对PWM的认识会更具体，更详细。4.结论变流技术由于社会发展的需要和科技进步的带动，已经广泛的被应用于我们生活中的各个领域，各个方面。随着科学的发展，学科之间的界限已经逐渐变得没有那么清晰，这意味着，各个学科之间的交流变得频繁且有效。例如在生物方面引用化学技术，物理方面引用生物技术等等，这些实例都说明了只有学科间的融合和有效的交流才能够更好的方便人们的生活，才能更好的推动社会的进步。对变流技术而言，引用PWM是变流技术发展史上一个重要的里程碑。正是由于PWM的方便、快捷和精准，变流技术也随之进步很多，例如从当初的有级变速

44、到现在的无级变速，正是由于应用了PWM，这种技术才得以实现。反过来亦是如此，PWM也随着变流技术的发展而突飞猛进，被开发出了许多PWM的控制方法。本文以PWM在变流技术中的应用为介绍对象，主要对PWM在变流技术中的控制方式和实际中的应用进行了简介和浅析，并加上了一些个人对这些技术的看法与对未来发展的展望。完成的工作主要如下：本文首先对PWM、变流技术进行了解释，包括定义和基本原理：介绍了PWM、变流技术的工作原理和未来的发展趋势，并且对于现在两种技术还存在的问题进行了分析，并对尚且存在的问题提出了个人的看法。同时，对两种的技术的未来发展提出了个人的观点和期望。（1） 针对PWM的控制方法，初期

45、本人收集了很多PWM的控制方法，但是由于方法实在是太多而且很多方法在本人的大学期间和实习期间并没有涉猎，也由于这些方法在生活工作中并不常见。本文主要筛选了8种常见的变流技术中PWM的控制方法，做出了简单的分析和基本原理的解释。并且通过这些工作，本人对于PWM的各种主流的控制方法也有了进一步的了解。（2） 最后对PWM在实际中的应用，本人搜寻了三个典型的例子，目的是为了更好的解释PWM在变流技术中的应用。尽管这些方法有的被广泛应用，有的还处于实验设计和数据收集阶段，但我相信不论哪种方法，都是PWM在变流技术中应用的充分体现。通过这些实例，我对PWM有了更进一步的了解。最后，这篇文章仅仅是对PWM

46、在变流技术中的应用的一小部分的解释，由于时间问题，更多的方法不能在本文中体现。但是我将在以后的生活工作中，不断的学习PWM的相关知识，增加自己的知识储备，希望能够为PWM和变流技术做出自己一点微薄的贡献。致谢时光荏苒，大学的思念时光转眼间就要结束，一切还仿佛停留在刚刚入学的时刻。在大学四年的学习生活中，我经历了很多东西，有真挚的友情，有老师的教诲，有失败的辛酸，也有成功的喜悦。在这四年中，学会了很多专业的知识。各位老师以其渊博的知识，耐心的讲解，无微不至的关怀，不仅让我明白了很多学术上的问题，更重要的是我学习到了很多做人做事的道理。老师们严谨的治学和良好的作风习惯给我留下了很深的印象。在此，向

47、各位老师尤其是张肖霞老师表示最深的祝福和最真诚的感谢。希望老师们能够身体健康，工作顺利。感谢我的同学和室友们为我提供了一个良好的学习和生活的氛围。是他们的热情和热心，让我体验了完整的大学生活，也让我拥有了一个美好的大学回忆。最后，向我的父母表示由衷的感谢，是你们的养育和教导为我提供了支持和人生的道路，是你们给予了我精神和生活方面的鼓励与支持。毕业之后，我将面临的就是来自社会的压力和生活的问题，但是只要我有父母的关怀和支持，我相信再大的难关我都能顺利的渡过，再大的问题都能够很好的解决参考文献1王兆安，刘进军.电力电子技术（第五版）.机械工业出版社，19932电子系统设计.脉冲宽度调制相关术语.3刑琦.单相离网微型光伏逆变器的控制.北京交通大学硕士论文.4董建林.基于PWM芯片的自激式变换器输入过压保护电路，2011.5丁大民.手术机器人机械臂运动控制系统的研究与实现.上海工程技术大学硕士论文，2014.6张子红，周鸿雁.基于STC12C2052的对讲机加密系统设计.单片机与嵌入式系统应用，20117徐薇.一种基于IGBT的双管正激软开关电源的研究与设计.吉林大学硕士论文，2010.8 Ned Mohan, Tor