吳東 馬青坡

摘要：無論是針對(duì)電氣設(shè)備的安裝技術(shù)還是調(diào)試技術(shù)來說，均會(huì)對(duì)電力傳輸?shù)馁|(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。所以，行之有效的電氣控制技術(shù)應(yīng)用是充分確保電力系統(tǒng)得以正常運(yùn)作的有效保障。在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，因電機(jī)種類的不同，主要分為直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)，眾所周知，由于直流傳動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、故障頻發(fā)、維修保養(yǎng)費(fèi)用貴等眾多運(yùn)行缺陷，已經(jīng)逐步被市場(chǎng)所淘汰，交流傳動(dòng)系統(tǒng)借助GTO（可關(guān)斷晶閘管）、BJT或GTR（電力雙極型晶體管）、Power-MOSFET（電力場(chǎng)效應(yīng)管）、IGBT（絕緣柵極雙極型晶體管）、IGCT（集成門極換流晶閘管）等這些全控型功率元器件的迅猛發(fā)展，已經(jīng)逐步完全取代直流傳動(dòng)系統(tǒng)，占據(jù)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的主導(dǎo)地位，這些全控型的晶閘管和晶體管可以通過門極來控制導(dǎo)通和關(guān)斷晶閘管或晶體管，并且其開關(guān)頻率可以達(dá)到非常高，使其輸出的電流、電壓波形可以接近或類似直流傳動(dòng)系統(tǒng)輸出的波形，在目前的工業(yè)電氣化設(shè)備實(shí)施中，PWM脈寬調(diào)制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流傳動(dòng)系統(tǒng)的整流和逆變、UPS電源系統(tǒng)和各種電源濾波系統(tǒng)和裝置中，并且經(jīng)過更深入的研究和應(yīng)用。本文主要對(duì)PWM控制技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用做論述，詳情如下。

關(guān)鍵詞：PWM控制技術(shù);電氣傳動(dòng)系統(tǒng);應(yīng)用

引言

隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力的需求不斷增加。供電系統(tǒng)的開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力系統(tǒng)的高水平供電，以及實(shí)現(xiàn)電力技術(shù)服務(wù)水平和電力工作服務(wù)質(zhì)量的提高。目前PWM控制技術(shù)已經(jīng)不僅應(yīng)用于逆變技術(shù)，還廣泛應(yīng)用于整流回路，在整流回路中采用對(duì)全控型功率元器件進(jìn)行PWM脈寬調(diào)制控制技術(shù)，能夠讓電網(wǎng)端的輸入電流波形近似正弦波，同時(shí)讓功率因數(shù)接近為1，達(dá)到大大降低直至解決整流裝置對(duì)電網(wǎng)的諧波污染問題。加上由PWM整流單元和PWM逆變單元組成的電壓型變頻裝置不需要增加任何附加電路和元器件，就能夠控制電能的雙向傳輸，做到真正意義上的四象限運(yùn)行。

1 ?PWM控制技術(shù)基本工作原理

PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)和控制技術(shù)就是通過全控型的晶閘管和晶體管進(jìn)行觸發(fā)控制，在改變頻率的同時(shí)對(duì)輸出電壓也進(jìn)行控制。PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)和控制就是利用電氣傳動(dòng)設(shè)備主回路中安裝的全控型功率元件，由控制回路按照需要的規(guī)律來控制全控型功率元件的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而在電氣傳動(dòng)設(shè)備的輸出側(cè)得到一組幅值相同而寬度不同的矩形脈沖波，使其近似等效于我們需要的正弦電壓波形。

2 ?PWM控制技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1線路傳動(dòng)的調(diào)試線路

PWM控制技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用之一是線路傳動(dòng)的調(diào)試線路。撥動(dòng)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)調(diào)試的主要目的是通過線路撥動(dòng)儀表調(diào)試檢查各金屬電路的狀態(tài)隔離性能水平，確保電路處于合理狀態(tài)絕緣水平標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)重點(diǎn)在線控制各金屬線是否接地與否，在線是確保不存在金屬接地故障的良好基礎(chǔ)。來測(cè)試一下系統(tǒng)是否需要做回路上電溫度測(cè)試。在實(shí)際運(yùn)行中，我們需要使用各種遙感儀器對(duì)系統(tǒng)回路溫度進(jìn)行2-3次測(cè)試，以確保系統(tǒng)回路溫度能夠完全達(dá)到回路絕緣系統(tǒng)指定的保護(hù)級(jí)別。絕緣層保護(hù)還必須能夠滿足系統(tǒng)規(guī)定的上電標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際調(diào)試和電氣安裝過程中，我們必須按照設(shè)計(jì)圖紙上的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行徹底細(xì)致的檢查。仔細(xì)檢查所有電氣設(shè)備的每個(gè)主要部件系統(tǒng)，確保所有電氣設(shè)備仍能正常工作。按照國(guó)家規(guī)定和調(diào)試程序進(jìn)行安裝。電氣設(shè)備安裝調(diào)試的最佳對(duì)策。

2.2回路傳動(dòng)調(diào)試

PWM控制技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用之二是回路傳動(dòng)調(diào)試。在開展調(diào)試工作期間，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)在切實(shí)確保安全的基礎(chǔ)上展開通電實(shí)驗(yàn)調(diào)試，需要進(jìn)行回路傳動(dòng)調(diào)試，旨在對(duì)所有回路的絕緣地加大檢查力度，以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并妥善處理金屬接地等相關(guān)安全隱患，在實(shí)際調(diào)試期間要采取那些質(zhì)量過關(guān)的搖表做好二次檢測(cè)工作，旨在保障回路絕緣保護(hù)滿足相關(guān)要求，保障整個(gè)電氣設(shè)備安裝的安全可靠。

2.3 ?PWM與移相結(jié)合控制DAB變換器回流功率優(yōu)化

PWM控制技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用之三是PWM與移相結(jié)合控制DAB變換器回流功率優(yōu)化。隨著社會(huì)進(jìn)步，開發(fā)新能源逐漸成為各國(guó)的首要戰(zhàn)略目標(biāo)。雙主動(dòng)全橋（dual active bridge，DAB）DC/DC變換器（以下簡(jiǎn)稱DAB變換器）具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱、能量雙向流動(dòng)、電氣隔離、功率密度高以及易于實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)等特點(diǎn)，已在直流配電網(wǎng)、電動(dòng)汽車、光儲(chǔ)微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。若DAB變換器采用傳統(tǒng)單移相控制策略，則在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)存在輸入功率為負(fù)值現(xiàn)象，即存在回流功率的現(xiàn)象。而回流功率的存在會(huì)使得DAB變換器開關(guān)損耗增加，最終導(dǎo)致DAB變換器傳輸效率下降。因此，從減小回流功率的角度出發(fā)對(duì)DAB變換器的控制策略進(jìn)行研究具有重要的價(jià)值和意義。占空比可變的PWM與移相結(jié)合控制策略的優(yōu)點(diǎn)在于通過改變DAB變換器一次側(cè)功率開關(guān)管的占空比和一、二次側(cè)輸出電壓之間的移相角就能控制系統(tǒng)的輸出功率，簡(jiǎn)化了控制方法，從而降低一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生回流功率時(shí)間，電感電流波形相對(duì)緩沖，系統(tǒng)的工作效率得到提高。

2.4基于FPGA的快速PWM閉環(huán)控制設(shè)計(jì)

程控直流電源作為電源類產(chǎn)品的一個(gè)重要分支，具有電壓可編程和電流可編程特性，因此可實(shí)現(xiàn)寬范圍的電壓和電流輸出，并且可通過串聯(lián)和并聯(lián)，來拓展電壓和電流輸出范圍，以滿足不同的供電和測(cè)試需求。程控直流電源只有具備優(yōu)異的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，才能適應(yīng)關(guān)鍵性測(cè)試的高性能要求，解決超調(diào)問題，提高測(cè)試安全性。程控直流電源功率變換電路的閉環(huán)控制設(shè)計(jì)，將直接影響到電源能否正常工作以及各項(xiàng)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。如果閉環(huán)控制不合理，將會(huì)引起電源輸出振蕩、無法實(shí)現(xiàn)電壓和電流可編程輸出、輸出紋波和噪聲較大、動(dòng)態(tài)特性變差等問題，快速PWM閉環(huán)控制技術(shù)，以提高程控直流電源輸出特性，滿足高性能供電測(cè)試需求。

結(jié)語

為了切實(shí)確保電力系統(tǒng)的運(yùn)行水平，第一件事情就是要將目光放在對(duì)電氣設(shè)備控制的開展之上，隨著全控型功率元件不斷發(fā)展和技術(shù)更新，PWM控制技術(shù)必將更加廣泛地用于電子技術(shù)和電力技術(shù)的各項(xiàng)領(lǐng)域，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)裝置和技術(shù)將借助PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)和控制技術(shù)的發(fā)展總趨勢(shì)，將是交流變頻調(diào)速逐步取代直流調(diào)速、無觸點(diǎn)控制取代有接點(diǎn)邏輯控制、全數(shù)字控制與數(shù)模復(fù)合控制并存，逐步實(shí)現(xiàn)智能化、智慧化的發(fā)展趨勢(shì)。