第PAGE交流異步電機(jī)雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)分析目錄TOC\o"1-3"\h\u30532交流異步電機(jī)雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)分析 142541.1矢量控制系統(tǒng) 1267351.2異步電機(jī)轉(zhuǎn)子矢量控制的基本環(huán)節(jié) 2260021.3PI控制的雙閉環(huán)系統(tǒng) 5204401.4SPWM逆變原理與實(shí)現(xiàn) 71.1矢量控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的變壓—變頻控制是一種穩(wěn)態(tài)的標(biāo)量控制模式，實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)電動機(jī)的機(jī)械特性，通過改變穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)調(diào)速，由于無法在動態(tài)中控制電磁轉(zhuǎn)矩，因此調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能始終無法與直流調(diào)速系統(tǒng)相比。采用交流電機(jī)的矢量控制技術(shù)可以將交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制模擬為直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，解決了異步電機(jī)控制時(shí)強(qiáng)耦合的復(fù)雜問題。無論異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子是繞線型還是籠型的，都可以等效成三相繞線轉(zhuǎn)子，并折算到定子側(cè)，折算后的定子和轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)相等。異步電動機(jī)三相繞組可以是Y連接，也可以是△連接。若三相繞組為△連接，可先用△-Y變換，等效為Y連接。然后，按Y連接進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)定子同上三相位的交流電之間時(shí)，會直接產(chǎn)生一個(gè)大的定子感應(yīng)電流，電子感應(yīng)電流就可能會直接產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)磁場，根據(jù)電動機(jī)的等效感應(yīng)電路的物理模型，可以通過計(jì)算得出轉(zhuǎn)子直接產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因?yàn)檫@個(gè)高壓轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電線圈是完全閉合，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流，形成了一個(gè)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)磁場。根據(jù)本文矢量調(diào)速控制利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的一些基本設(shè)計(jì)思想可以得知，矢量調(diào)速控制利用系統(tǒng)原理進(jìn)行直流調(diào)速修正運(yùn)算處理過程的一個(gè)重要關(guān)鍵點(diǎn)就是要首先得到兩軸不同坐標(biāo)系下的直流調(diào)速電流，然后對其分別進(jìn)行調(diào)速修正，使之能夠達(dá)到一個(gè)適合的調(diào)速修正值，并且能夠通過計(jì)算電磁鏈的轉(zhuǎn)動大小與轉(zhuǎn)矩系數(shù)來精確控制一臺調(diào)速電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。根據(jù)矢量定子控制電流系統(tǒng)的大體設(shè)計(jì)操作步驟可以劃分出三塊，首先，將三相定子交流輸入電流分別經(jīng)由兩個(gè)坐標(biāo)系的變換，變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，計(jì)算可以得到勵(lì)磁定子電流和轉(zhuǎn)矩定子電流的分量大小，然后再利用一臺標(biāo)準(zhǔn)電流調(diào)節(jié)儀對這兩個(gè)電流的分量分別進(jìn)行調(diào)整，最后再將已經(jīng)設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)好的兩個(gè)電流塊的分量分別經(jīng)由兩個(gè)坐標(biāo)系的變換逆流電變?yōu)橐粋€(gè)三相交流輸出電流，然后由此塊將輸入電流回到一個(gè)逆變電的器件控制模塊中，驅(qū)動其可以繼續(xù)正常工作，輸出三相交流電壓。對于基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子磁鏈位置角是三相異步電動機(jī)的矢量控制中一個(gè)非常重要的參數(shù)，沒有它就無法進(jìn)行Park變換和逆變換。因此轉(zhuǎn)子磁鏈位置角計(jì)算公式為： （3-1）矢量控制的步驟可歸納如下：

(1)測量定子三相電流和電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。(2)按照以前一次采樣所計(jì)算的轉(zhuǎn)子磁鏈角作Clark-Park變換中的定子電流。(3)按照坐標(biāo)式變換所獲得的電流數(shù)值，可以觀察出轉(zhuǎn)子的磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的大小，用于后面的磁鏈調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。(4)按照每個(gè)轉(zhuǎn)子的磁鏈、扭矩和總電流以及轉(zhuǎn)子驅(qū)動器的額定轉(zhuǎn)速系數(shù)來積分計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的運(yùn)動轉(zhuǎn)速，積分公式可以直接得到一個(gè)基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速磁鏈運(yùn)動位置系數(shù)角（用于下一次的Clark-Park變換和接下來的Park-Clark反變換）。(5)根據(jù)磁鏈大小和反饋的磁鏈大小對磁鏈調(diào)節(jié)，輸出參考勵(lì)磁電流。(6)根據(jù)速度大小和反饋的速度大小對速度調(diào)節(jié)，輸出參考電磁轉(zhuǎn)矩。(7)根據(jù)參考電磁轉(zhuǎn)矩和反饋的電磁轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)，輸出轉(zhuǎn)矩電流。(8)把一個(gè)參考勵(lì)磁驅(qū)動電流和一個(gè)參考轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流分別做一個(gè)Park-Clark的反線性變換，得到一個(gè)作為參考的雙向定子三相勵(lì)磁電流。(9)將具有參考值的定子三相滯環(huán)電流常數(shù)與實(shí)際的定子三相滯環(huán)電流常數(shù)作差，經(jīng)過滯環(huán)電流器和滯環(huán)比較器計(jì)算后會分別產(chǎn)生6路PWM的諧波，用以驅(qū)動逆變電路工作。1.2異步電機(jī)轉(zhuǎn)子矢量控制的基本環(huán)節(jié)異步電機(jī)轉(zhuǎn)子矢量控制系統(tǒng)中主要包括以下控制環(huán)節(jié)：(1)高速汽車轉(zhuǎn)動速度調(diào)整控制環(huán)節(jié)。對于采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速位置調(diào)節(jié)器，其驅(qū)動輸入信號為轉(zhuǎn)矩給定轉(zhuǎn)速值或轉(zhuǎn)矩位置輸出調(diào)節(jié)器的驅(qū)動輸出，轉(zhuǎn)速位置調(diào)節(jié)器的驅(qū)動輸出信號為轉(zhuǎn)矩位置給出額定值或轉(zhuǎn)矩位置給出額定值或轉(zhuǎn)矩給定電流電壓給定器的值，對于位置伺服系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速控制為系統(tǒng)內(nèi)環(huán)，速度控制的靜態(tài)誤差應(yīng)該為零。(2)電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)。磁鏈調(diào)節(jié)器的輸入為一個(gè)給定值或一個(gè)電動機(jī)轉(zhuǎn)速所決定的函數(shù)，磁鏈調(diào)節(jié)器的輸出為電流值為電壓。在對異步電動機(jī)進(jìn)行磁鏈控制時(shí)，可以按照不同的操作點(diǎn)來調(diào)整其對應(yīng)的磁通尺寸。恒功率的狀態(tài)下，通過減少磁通，可以實(shí)現(xiàn)提升轉(zhuǎn)速，擴(kuò)展其運(yùn)行區(qū)域的目標(biāo)；當(dāng)處于低速運(yùn)動時(shí)，則可用于使得電機(jī)在過飽和的狀態(tài)下工作，從而增強(qiáng)單元安培電流所產(chǎn)生的力矩。對于轉(zhuǎn)矩控制器，其輸入信號為轉(zhuǎn)速調(diào)整器的輸出或給定值，輸出信號為電流或者電壓。在進(jìn)行異步電機(jī)自動控制的過程中，調(diào)速系統(tǒng)要做到對電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行有效控制，以求快速準(zhǔn)確地追蹤指令值，滿足系統(tǒng)所要求的各個(gè)性能指標(biāo)。磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制這個(gè)環(huán)節(jié)的控制特性很大一部分決定著異步電動機(jī)向矢量控制的體系性能。(3)有源電流自動參數(shù)調(diào)整控制環(huán)節(jié)。在對異步調(diào)速電動機(jī)的定子矢量傳動控制中，無論是控制電磁轉(zhuǎn)矩或者電磁場都是需要控制受控于異步電動機(jī)的定子電流，定子電流的矢量控制和傳動效果都會直接影響決定調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行控制性能。利用異步電機(jī)矢量控制算法得到定子電流期望值后，就要對定子電流進(jìn)行閉環(huán)控制，定子電流的控制過程是，首先得到電流期望值和實(shí)際測量值的跟隨誤差，然后通過電流調(diào)節(jié)器得到電機(jī)定子三相電壓或電流的調(diào)制量，最后按照調(diào)制量對異步電機(jī)三相電源進(jìn)行調(diào)制和逆變。針對三相電源進(jìn)行調(diào)制逆變的方法主要包括電流調(diào)制和電壓調(diào)制兩大種類型的方法，逆變器大致可以劃分為電壓式逆變器和電流式逆變器，相應(yīng)的定子電流控制器有電流型調(diào)節(jié)器和電壓型調(diào)節(jié)器兩種類型控制器。對于電壓型的逆變器，直流母線電壓的變化較小，逆變功率的脈動主要是通過直流電壓的脈動和直接電流的脈動來得到體現(xiàn)，對于交流電壓型的逆變器，直流母線的電流變化較小，逆變功率的脈動主要是通過直流電壓的脈動和直接電流的脈動得到體現(xiàn)。在進(jìn)行電流調(diào)節(jié)時(shí)，使用電流型逆變器時(shí)，電流調(diào)節(jié)器比較簡單，如果使用了電壓式逆變器，則采用電流調(diào)節(jié)器就會比較復(fù)雜，但是電壓式逆變器的軟硬件組成和結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)制輸出特性類似工頻電源，通用性強(qiáng)，因此應(yīng)用更廣泛。由電機(jī)數(shù)學(xué)模型變換、矢量控制方程以及系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)的分析，基于電壓型逆變器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子矢量控制基本原理框圖如圖3-1所示。其中2r/3s變換與3s/2r變換所使用到的角度均為轉(zhuǎn)子磁鏈角，由控制器計(jì)算得出，勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的調(diào)節(jié)過程也由控制器完成。圖3-1矢量控制系統(tǒng)基本框圖本文構(gòu)建的感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，分別有電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分?jǐn)?shù)階轉(zhuǎn)速外環(huán)、磁鏈環(huán)及內(nèi)?？刂贫ㄗ与娏鲀?nèi)環(huán)。感應(yīng)電機(jī)定子電流需要分別通過Clark和Park坐標(biāo)變換獲得旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流分量，并將其作為電流內(nèi)環(huán)的反饋量。轉(zhuǎn)速和磁鏈觀測器估算出的分別作為轉(zhuǎn)速環(huán)和磁鏈環(huán)的反饋量。速度環(huán)的輸出作為內(nèi)模解耦軸電流環(huán)的給定值，磁鏈環(huán)的輸出作為內(nèi)模解耦軸電流環(huán)的給定值，電流內(nèi)環(huán)的給定和反饋經(jīng)過內(nèi)?？刂破饔?jì)算得到，經(jīng)過逆Park坐標(biāo)變換得到，作為SPWM模塊的輸入，產(chǎn)生脈沖驅(qū)動信號。圖3-2感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)框圖電壓定向矢量控制一般需要使用電壓—電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，其中電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，電壓環(huán)為外環(huán)。內(nèi)環(huán)電流環(huán)的作用是快速調(diào)節(jié)整流器的輸入電流，能夠快速抑制來自于網(wǎng)側(cè)交流電源、直流母線、開關(guān)器件等的擾動信號，快速跟隨電流給定值。其中，令電流的d軸分量跟隨電流環(huán)給定信號，q軸分量保持為0。因此電流環(huán)的性能直接影響著電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流與勵(lì)磁電流的解耦效果、轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度甚至系統(tǒng)穩(wěn)定性。外環(huán)電壓環(huán)的作用是控制直流母線電壓，電壓調(diào)節(jié)器的輸入信號作為電流環(huán)的給定值輸入。使用電壓—電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，一方面能夠快速抑制內(nèi)環(huán)的擾動保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一方面能夠?qū)φ鬏敵鲭妷哼M(jìn)行控制并且保證功率因數(shù)為單位功率因數(shù)，消除系統(tǒng)中的無功功率。三相PWM整流器交流側(cè)的輸入電流直接決定了網(wǎng)側(cè)電壓的功率因數(shù)。同時(shí)，在雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，內(nèi)環(huán)的工作精度和帶寬直接限制了外環(huán)的控制性能，外環(huán)閉環(huán)工作帶寬不可能超過內(nèi)環(huán)。因此，性能優(yōu)良的電流內(nèi)環(huán)對于保證系統(tǒng)性能具有重要意義，應(yīng)使其具有較高的控制精度以及較高的工作帶寬。傳統(tǒng)電流環(huán)采用PI控制器，其設(shè)計(jì)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但也存在著滯后和動態(tài)性能差的缺點(diǎn)。三相電壓、電流進(jìn)行坐標(biāo)變換之后，電流的dq分量耦合尚存在，會增大控制器設(shè)計(jì)的困難。為了有效減小對電流耦合所產(chǎn)生造成的不良影響，可以通過對這種前饋電流補(bǔ)償控制方式器件進(jìn)行解耦，這樣就可以能夠直接通過選擇一個(gè)PI電流調(diào)節(jié)器器件來將其作為一個(gè)電流控制調(diào)節(jié)器，直接分別對驅(qū)動d軸和控制q軸之間的兩個(gè)電流控制幅值分別進(jìn)行耦合控制，進(jìn)而直接對控制有功和驅(qū)動無損輸功的兩個(gè)電流控制幅值分別進(jìn)行耦合控制。由于對稱器的電流參數(shù)d、q等電流分量參數(shù)具有很好的電流對稱性，控制器本身完全可以同時(shí)選擇多個(gè)電流參數(shù)，因此在工程設(shè)計(jì)時(shí)也可以僅僅單獨(dú)考慮一個(gè)。PI調(diào)節(jié)器的兩個(gè)輸出穩(wěn)壓電容直接補(bǔ)償了位于交流側(cè)穩(wěn)壓電感上的兩個(gè)輸出直流電壓前饋下降，控制器中主要采用的電容是對于電流分量d、q電流分量的交叉求解和去耦項(xiàng)直接抵消了實(shí)際工作系統(tǒng)中兩個(gè)交流電路之間的交叉耦合項(xiàng)，電網(wǎng)對于兩個(gè)輸出的輸入電壓電流前饋下降分量則直接抵消了實(shí)際工作系統(tǒng)中對于交流電網(wǎng)兩個(gè)輸出的輸入電壓前饋下降。1.3PI控制的雙閉環(huán)系統(tǒng)在控制交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制原理中，大都以矢量分解的方式，結(jié)合坐標(biāo)變換，將交流電機(jī)的交流分量變換成在直軸與交軸上的直流分量，通過控制兩個(gè)軸上的直流分量來完成交流電機(jī)的控制器的給定值輸入。根據(jù)目前的電磁感應(yīng)電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)的軸坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)運(yùn)動模型表達(dá)式分析可知，按照對轉(zhuǎn)子的電流磁場定向計(jì)算方法能夠直接有效實(shí)現(xiàn)定子電流和磁場分量之間的解耦，但是電流的微分方程依舊存在交叉耦合項(xiàng)，有待解耦。設(shè)計(jì)了對電流的閉環(huán)控制，能夠有效地對定子電流進(jìn)行解耦，達(dá)到理想的控制效果。傳統(tǒng)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，主要通過改變速度環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)控制器的PI的參數(shù)值，對仿真的結(jié)果做出改變。作為歷史最久、應(yīng)用最廣、在工業(yè)生產(chǎn)中所占比例最大的一種控制方法，PI控制有其獨(dú)有的優(yōu)勢。常規(guī)PI控制系統(tǒng)原理如圖3-3所示。圖3-3PI控制系統(tǒng)框圖如圖3-3所示，輸入為控制偏差；輸出為偏差的比例和積分線性組合，偏差和輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式為 （3-2）式中，為比例系數(shù)，為積分系數(shù)。因此電流環(huán)可設(shè)計(jì)如下，其控制框圖如圖3-4所示，圖中表示電機(jī)漏磁系數(shù)。 （3-3）式中，分別為電流環(huán)的比例系數(shù)和積分系數(shù)；為電流給定值。圖3-4電流環(huán)傳遞函數(shù)框圖同理可推出轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： （3-4）式中，可得，電流和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)傳遞函數(shù)框圖如圖3-5所示，圖中為轉(zhuǎn)矩比例系數(shù)。圖3-5電流和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)傳遞函數(shù)框圖從這個(gè)仿真的結(jié)果中可以看出：通過改變轉(zhuǎn)矩和速度PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kp的大小，就可以看出KP對于電機(jī)工作和性能的影響。所以當(dāng)Kp加大時(shí)，可以促進(jìn)系統(tǒng)的自動化和調(diào)整速度更好，提高系統(tǒng)的自動化和性能。由直流電機(jī)在高頻起動時(shí)的波形來作為一個(gè)實(shí)例進(jìn)行說明，在高頻起動到穩(wěn)定調(diào)節(jié)的各個(gè)階段，速度循環(huán)控制器被稱為PI調(diào)節(jié)器，當(dāng)Kp逐漸地增大時(shí)，速度PI調(diào)節(jié)至穩(wěn)定所需的時(shí)間逐漸縮短和減少，由此我們可知通過增大Kp可以有效地加快整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。而且如果Kp過大，則會導(dǎo)致系統(tǒng)變得不穩(wěn)定；其次是當(dāng)Ki太小時(shí)，積分的作用比較薄弱，穩(wěn)態(tài)誤差就會減小得比較緩慢，增大Ki的數(shù)值可以是控制器更快的達(dá)到穩(wěn)定。如果Ki過小的話可能會直接影響導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)振蕩誤差很難被完全消除，會給穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)本身帶來較大的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)振蕩誤差，但如果Ki太大的話可能會直接影響導(dǎo)致整個(gè)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)很容易就會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)振蕩從而導(dǎo)致使整個(gè)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)失穩(wěn)，所以Ki也太小并非就是越大愈好。最后介紹的是PI控制器限幅值選擇，在電流PI控制器的最大限幅值有所增大，即電流PI控制器的最大輸出限幅值有所增大，當(dāng)速度PI控制器的輸出限幅值達(dá)到，電流PI控制器的最大輸出限幅值有所增大，經(jīng)電流閉環(huán)調(diào)節(jié)之后，直流電機(jī)的電樞電流有所增大，因此電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩有所增大，最大加速度已經(jīng)變大，在起動時(shí)加速階段比較快，因此轉(zhuǎn)速較快，接近了給定值，進(jìn)入了穩(wěn)定性調(diào)節(jié)階段。但是在選擇限幅值時(shí)需要充分考慮到直流電動機(jī)電樞的電流耐受性能，防止電動機(jī)因過流而導(dǎo)致電動機(jī)過熱從而損壞電動機(jī)電樞的繞組，也需要充分考慮電動機(jī)軸的所有電動機(jī)可以承受的最高力矩，防止電動機(jī)發(fā)生的機(jī)械性損壞。其次，限幅值也需要考慮到電機(jī)傳動軸上的相應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，限幅值應(yīng)該是大于或者等于電機(jī)的最大負(fù)載所需要要求的電流，否則因?yàn)榻o定值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)載所需要的電流值，負(fù)載加大之后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速一直逐漸下降，導(dǎo)致電動機(jī)的速度PI和控制器的輸入信號一直逐漸變大，速度PI和控制器必須維持限幅值的輸出，經(jīng)過電流速率PI控制器的調(diào)整電樞運(yùn)行中的電流始終保持在最大電流的給定值，系統(tǒng)將不再有可能達(dá)到正常的穩(wěn)態(tài)。而后將能量指標(biāo)加入進(jìn)來進(jìn)行檢測，將分析在雙閉環(huán)動態(tài)性能以達(dá)到取舍后的較優(yōu)狀態(tài)下能量是否也足夠，進(jìn)而為調(diào)速系統(tǒng)的性能優(yōu)化提供理論上的可能性。感應(yīng)電機(jī)電流內(nèi)環(huán)、轉(zhuǎn)速外環(huán)控制器設(shè)計(jì)的要求是使電流、轉(zhuǎn)速的實(shí)際值能夠快速穩(wěn)定的跟蹤電流、轉(zhuǎn)速的參考值，對感應(yīng)電機(jī)的控制性能有所改善。1.4SPWM逆變原理與實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制（PulseWidthModulation，PWM）技術(shù)主要指通過直接利用全頻行直流電力電子控制器件的導(dǎo)線接通和變頻關(guān)斷把直流動力電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率形態(tài)的電壓脈沖序列，實(shí)現(xiàn)對變壓、變頻的脈寬控制和同時(shí)消除電壓脈沖序列諧波的控制技術(shù)。其設(shè)計(jì)控制思路主要是將一系列等幅高或不等寬的高頻矩形脈沖調(diào)制信號輸出來直接迫使控制逆變器信號逼近一個(gè)理想的正弦波，即通過直接控制一個(gè)逆變器的開關(guān)功率器和開關(guān)控制元件對其進(jìn)行導(dǎo)線接通或互相閉合，在控制逆變器的信號輸出端直接獲取的是一系列等幅高或不等寬的高頻矩形脈沖調(diào)制信號。通過同時(shí)改變每個(gè)矩形脈沖的時(shí)間寬度與改變調(diào)制器的周期值也同樣可以使每個(gè)輸出輸入電壓的幅度峰值與輸出頻率之間進(jìn)行輕微改變。目前已廣泛應(yīng)用于到了各種變頻器的調(diào)速中，利用數(shù)字微處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在PWM調(diào)速技術(shù)的變頻數(shù)字化后，PWM變頻技術(shù)不斷逐步進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化和逐步升級，從逐漸逐步追求磁通電壓驅(qū)動波形的偏負(fù)正弦，到逐漸逐步追求磁通電流驅(qū)動波形的偏負(fù)正弦，再逐漸逐步達(dá)到磁通電流波形的正負(fù)余弦；從變頻效率最優(yōu)，轉(zhuǎn)矩最大驅(qū)動器的動脈最小，再逐步到逐漸減少變頻諧波器的噪音等。交流高壓調(diào)速傳動系統(tǒng)所需要采用的SPWM調(diào)速技術(shù)不但不僅能及時(shí)、準(zhǔn)確地有效滿足交流變壓器對交流電路啟動進(jìn)行調(diào)速控制的技術(shù)要求，而且更重要的技術(shù)含義之一是有效地地抑制了交流逆變器兩端輸入的交流電壓或者容器輸出的高壓電流中可能產(chǎn)生的交流諧波波動分量，從而最大減少或者消除了采用交流變頻調(diào)速時(shí)高壓電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和調(diào)速脈動，提高了交流電動機(jī)的額定運(yùn)行量和工作效率，擴(kuò)大了采用交流高壓調(diào)速傳動系統(tǒng)的額定運(yùn)行量和調(diào)速速度區(qū)間。實(shí)際上在應(yīng)用機(jī)電工程中主要廣泛采用的PWM調(diào)制技術(shù)也就是正弦PWM（SPWM），采用該調(diào)制技術(shù)的原理是調(diào)制變頻器信號輸出的一個(gè)輸入電壓或者說是一個(gè)輸出電流量的波形，也就是機(jī)電調(diào)制變頻信號的輸出電壓通常接近于一個(gè)正弦波。交流動力電機(jī)的動態(tài)控制響應(yīng)性能主要還是依賴于對轉(zhuǎn)矩或齒輪電流的動態(tài)控制響應(yīng)質(zhì)量（電流即在磁通恒定控制條件下），為了能夠滿足交流電動機(jī)對其齒輪進(jìn)行電流控制時(shí)的良好電流動態(tài)控制響應(yīng)，往往一般會選擇采用轉(zhuǎn)矩電流大的正弦PWM控制技術(shù)。電流控制正交余弦PWM閉環(huán)技術(shù)從本質(zhì)上來說就是對有源電流的閉環(huán)控制，其需要實(shí)現(xiàn)的控制方法也很多，主要方法包括PI控制、滯環(huán)控制及電流無差拍電流預(yù)測閉環(huán)控制等，都主要是由于靜態(tài)控制簡單，動態(tài)控制響應(yīng)快和對于高電壓電力資源綜合利用率高而直接產(chǎn)生的。在PWM控制中，一般定義調(diào)制比為 （3-5）式中，通常M在0~1之間變化來調(diào)節(jié)輸出電壓波形。受功率器件開關(guān)時(shí)間的限制，M既不能過大也不能過小。一般取M的最大值為0.8~0.9，M體現(xiàn)了直流母線電壓的利用率。目前，實(shí)現(xiàn)電流控制的常用方法是A.B.Plunkett提出的電流滯環(huán)跟蹤型SPWM逆變器，又稱為電流控制式或電壓來追溯式的逆變器，即用一個(gè)正弦波的電流信號做為一個(gè)電流給定的信號，將實(shí)際檢測得到的一個(gè)電動機(jī)的電流當(dāng)做一個(gè)反饋信號，把一個(gè)正弦電流的參考波形和一個(gè)電流的實(shí)際波形之間通過滯環(huán)比比較器在進(jìn)行比較之后作為滯環(huán)比較器的輸入，滯環(huán)比較器的輸出直接去掉了逆變電路中相應(yīng)的功率開關(guān)器件導(dǎo)通閉鎖。該方法的主要特點(diǎn)就是控制簡便、響應(yīng)速度快、瞬時(shí)電流也可以受到限制，功率啟動器件也能得到完全自動化的保護(hù)。該方法的主要不足之處在于，相對電流諧波很大。圖3-6電流滯環(huán)跟蹤PWM控制逆變器的單相結(jié)構(gòu)電流滯環(huán)控制是一種非線性控制方法，電流滯環(huán)控制型逆變器一相（A相）電流控制原理框圖如圖3-6所示。正弦電流信號發(fā)生器的輸出信號作為相電流給定信號，與實(shí)際的相電流信號相比較后送入電流滯環(huán)控制器。設(shè)滯環(huán)控制器的環(huán)寬為，時(shí)