第6.1节 增强型脉宽调制器(ePWM)

第6章DSP片上控制与采样外设

6.1 增强型脉宽调制器（ePWM）

6.１.1 ePWM模块概述

?增强型脉冲宽度调制器（ePWM）

?ePWM模块中每个完整的PWM通道都是由两个PWM输出组成，即ePWMxA和ePWMxB

?有时为了能够更精确控制PWM输出，加入了硬件扩展模块—高精度脉冲宽度调制器（HRPWM）

?当多个ePWM模块集成在一个器件内时，如图：

每个ePWM模块都具有以下特征：

●周期和频率可控的16位时间基准计数器。

●两个PWM输出（EPWMxA，EPWMxB），可以配置成以下工作方式：两个

独立的带有单个边沿操作的PWM输出、两个独立的带有双边沿对称操作的PWM输出、一个独立的带有双边沿非对称操作的PWM输出。

●通过软件可实现PWM信号的异步越权控制。

●可编程的相位控制，以支持相对其它ePWM模块的相位滞后或超前操

作。

●逐周期的硬件上相位同步。

●独立的上升沿和下降沿死区延时控制。

●可编程错误区域分配，用于故障时的逐周期控制和单次控制。

●所有事件都可以触发CPU中断以及ADC启动转换（SOC）。

●事件可预定标，减小CPU频繁响应中断的负担。

●循环周期性的硬件锁定(同步)相位关系。

●错误条件可强制PWM输出为高、低以及高阻状态。

●高频载波信号实现PWM斩波，对于脉冲变压器门极驱动非常有用。

ePWM子模块概述

?ePWM模块主要包含以下７部分：时间基准子模块；计数比较子模块；动作限定子模块；死区控制子模块；PWM斩波子模块；错误区域控制子模块和事件触发子模块。

?每个ePWM模块都是由７个子模块组成，并且系统内通过信号进行连接，如图：

ePWM模块内部结构如图：

ePWM模块的主要信号模块如下：

?PWM输出信号（ePWMxA和ePWMxB）?错误区域信号（TZ1-TZ6）

?时间基准同步输入和输出信号

?ADC启动信号

?外设总线

1. 时间基准子模块(TB)

每个ePWM都有自己的时间基准模块，它用来决定ePWM 的事件时序。通过同步逻辑信号，可以实现多个ePWM模块以相同时间基准进行工作。图为ePWM模块的时间基准子模块的关系图。

（1）时间基准子模块的用途

用户可以通过配置时间基准子模块实现以下功能：

①指定ePWM时间基准计数器(TBCTR)的频率值或周期值以控制事件发生的频率。

②与其它ePWM模块的时间基准同步。

③维持与其它ePWM模块间的相位关系。

⑤设置时间基准计数器为增、减或增减计数模式。

⑥产生以下事件：

●CTR=PRD：时间基准计数器值等于指定的周期值

(TBCTR=TBPRD)；

●CTR=ZERO：时间基准计数器等于零(TBCTR = 0x0000)。

⑦配置时间基准的时钟率，即对CPU系统时钟(SYSCLKOUT)的预定标。

时间基准模块的关键信号和寄存器

与时间基准子模块相关联的关键信号

信号描述ePWMMxSYNCI 时间基准同步信号输入ePWMMxSYNCO 时间基准同步信号输出

CTR=PRD 时间基准计数器等于指定周期CTR=Zero时间基准计数器等于零

CTR=CMPB 时间基准计数器等于计数寄存器CTR_dir时间基准计数方向

CTR_max时间基准计数器等于最大值TBCLK时间基准时钟

计数PWM周期与频率

时间基准周期寄存器（TBPRD）和时间基准计数器共同控制PWM的频率，当TBPRD＝４时周期和频率与计数器递增、递减以及递增递减时的关系。系统时钟（SYSCLKOUT）的预定标处理将得到时间基准时钟（TBCLK），由该时钟决定每次时间递增的步骤。

时间基准计数器有三种操作模式，可通过时间基准计数寄存器(TBCTL)选择：

（１）递增计数模块

时间基准计数器从周期值，当达到周期值，时间基准计数器复位置零，此时再重新开始递增计数，重复运行。

（２）递减计数模式

时间基准计数器从周期值递减到零，当达到零值时，时间基准计数器重置周期值，此时再重新递减重复运行。

（３）递增递减计数模式

时间基准计数器从零递增到周期值，当达到周期值，时间基准计数器开始递减直至零，此时再递增重复运行。

时间基准周期映射寄存器

（１）当前工作寄存器（active register）。（２）映射寄存器（shadow register）。（３）时间基准周期映射模式。

（４）时间基准周期立即装载模式。

6.1.2 ePWM子模块功能

２.计数比较子模块

计数比较子模块将时间基准计数器的计数值不断地同计数比较器A（CMPA）和计数比较器B（CMPB）寄存器做比较，当时间基准计数器等于其中一个比较寄存器的值时，计数比较单元产生相应的事件。

①使用可编程的CMPA和CMPB寄存器产生相应比较事件：

CTR=CMPA，时间基准计数器等于计数比较寄存器A （TBCTR=CMPA）。

CTR=CMPB，时间基准计数器等于计数比较寄存器B （TBCTR=CMPB）。

②若对动作限定子模块进行了相关配置，可控制PWM的占空比。

③映射新的比较值，防止在当前的PWM周期中产生冲突。

计数比较子模块基本结构

１.计数比较子模块的应用

（１）两位独立的比较事件

CTR=CMPA：时间基准计数器等于有效计数比较器Ａ的值CTR=CMPB：时间基准计数器等于有效计数比较器Ｂ的值（２）两种工作模式

映射模式

立即装载模式

２.计数模式时序波形

计数比较子模块产生比较事件有以下三种模式：

?增计数模式：用于产生不对称的PWM脉冲波形。

?减计数模式：用于产生不对称的PWM脉冲波形。

?增减计数模式：用于产生对称的PWM脉冲波形。

动作限定子模块在PWM波形的产生中具有最重要的作用。它决定哪些事件可产生相关类型的动作，从而使EPWMxA和EPWMxB输出要求的波形。动作限定子模块（Action-qualifier）与其它模块的连接关系同图所示。

?基于以下事件限制并产生相应操作

?当事件发生时，管理产生事件的极性

?当时间基准计数器递增或递减计数时，提供事件的独立控制。?如图：动作限定子模块输入输出信号。

动作限定子模块的应用

ePWMxA和ePWMxB输出的几种操作方式

①置高：设置EPWMxA或EPWMxB输出为高电平。

②置低：设置EPWMxA或EPWMxB输出为低电平。

③取反：如果当前EPWMxA或EPWMxB输出被拉高，则将其拉低；如果当前EPWMxA和EPWMxB输出被拉低，则将其拉高。

④无动作：保持输出EPWMxA和EPWMxB为当前设置状态。尽管无动作操作不会改变EPWMxA和EPWMxB的输出，但相应事件仍可以触发中断和ADC开始转换。

EPWMxA和EPWMxB的输出动作可以独立配置，任何事件都可以对给定的输出引脚进行动作控制。例如，CTR=CMPA和

CTR=CMPB都可以对EPWMxA输出进行控制。所有的限定操作可以由控制寄存器进行配置。

第6.1节 增强型脉宽调制器(ePWM)

第6章DSP片上控制与采样外设 6.1 增强型脉宽调制器（ePWM）

6.１.1 ePWM模块概述 ?增强型脉冲宽度调制器（ePWM） ?ePWM模块中每个完整的PWM通道都是由两个PWM输出组成，即ePWMxA和ePWMxB ?有时为了能够更精确控制PWM输出，加入了硬件扩展模块—高精度脉冲宽度调制器（HRPWM） ?当多个ePWM模块集成在一个器件内时，如图：

每个ePWM模块都具有以下特征： ●周期和频率可控的16位时间基准计数器。 ●两个PWM输出（EPWMxA，EPWMxB），可以配置成以下工作方式：两个 独立的带有单个边沿操作的PWM输出、两个独立的带有双边沿对称操作的PWM输出、一个独立的带有双边沿非对称操作的PWM输出。 ●通过软件可实现PWM信号的异步越权控制。 ●可编程的相位控制，以支持相对其它ePWM模块的相位滞后或超前操 作。 ●逐周期的硬件上相位同步。 ●独立的上升沿和下降沿死区延时控制。 ●可编程错误区域分配，用于故障时的逐周期控制和单次控制。 ●所有事件都可以触发CPU中断以及ADC启动转换（SOC）。 ●事件可预定标，减小CPU频繁响应中断的负担。 ●循环周期性的硬件锁定(同步)相位关系。 ●错误条件可强制PWM输出为高、低以及高阻状态。 ●高频载波信号实现PWM斩波，对于脉冲变压器门极驱动非常有用。

ePWM子模块概述 ?ePWM模块主要包含以下７部分：时间基准子模块；计数比较子模块；动作限定子模块；死区控制子模块；PWM斩波子模块；错误区域控制子模块和事件触发子模块。 ?每个ePWM模块都是由７个子模块组成，并且系统内通过信号进行连接，如图：

数字PWM直流调速设计

容摘要 本文是基于对直流电机PWM调速器设计的研究，主要实现对直流电机的控制。本设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、减速、加速、停止的五大操作。并实现电路的仿真并设计实际电路进行控制。为实现系统的微机控制，在设计中，采用STC89C5单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，驱动模块，实现通过PWM波对电动机转速参数的改变和测量；由命令输入模块、H型驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，不断给电路发送PWM波形，完成电机正反转控制.是通过H型驱动电路，采用PWM调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了大量的集成电路模块，大大简化硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高。 索引关键词：直流电机调速；H桥驱动电路；LC显示器；51单片机

目录 第一章绪论 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 设计背景 (1) 1.3 设计容 (1) 第二章数字PWM直流调速系统方案设计 (1) 2.1 直流电动机调速方法 (1) 2.2旋转变流机组缺点 (2) 第三章数字PWM直流调速系统主电路设计 (3) 3.1 主电路结构设计 (3) 3.2 SG3525引脚各端子功能 (4) 第四章数字PWM直流双闭环系统的电路设计 (5) 4.1 转速调节器ASR电路 (5) 4.2 PWM脉宽控制电路 (6) 后记 (8) 参考文献： (9)

数字PWM直流调速系统设计 第一章绪论 1.1 设计目的 通过对一个实用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使学生获得控制技术工程的基本训练，培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。近年来，科技发展的越来越快，直流电机具有良好的起动特性和调速特性。其中调速平滑，方便，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，能承受很大负载，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，但是随着科学技术的不断发展，PWM波调速的3 方法的发现，以及温度漂移等。而用PWM技术后，避免上述的缺点，不仅简化了电路还实现了通过电力电子器件改变开关频率，提高系统的稳定性还有抗干扰能力。随着我国经济和文化事业的发展，科技的进步，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、火箭、雷达、战车等场合。 1.2 设计背景 在电气行业中，随着各项技术水平的不断提高，使得传统工艺有了深层次的提高，对人类的生产与生活，产生了深刻且深远的影响，已经与我们息息相关。当需要良好的启动，制动性能，并需要大围平滑调速时，直流电机是一个很好地选择非线性集成电路以及少量的数字电路组成的直流电机调速控制系统大多数都为早减小模拟信号控制间相互干扰，减小模拟信号产生温漂等不稳定因素。。它的发展趋势将是向大容量、高性能化、外围电路装化等方面发展。 1.3 设计容 近年来，科技发展的越来越快，直流电机具有良好的起动特性和调速特性。其中调速平滑，方便，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，能承受很大负载，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，但是随着科学技术的不断发展，PWM波调速的3 方法的发现，以及温度漂移等。而用PWM技术后，避免上述的缺点，不仅简化了电路还实现了通过电力电子器件改变开关频率，提高系统的稳定性还有抗干扰能力。随着我国经济和文化事业的发展，科技的进步，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、火箭、雷达、战车等场合。 第二章数字PWM直流调速系统方案设计 2.1 直流电动机调速方法 直流电动机的调速方法有种： （1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定围无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。 I变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。 a

LPC2378学习笔记之脉冲宽度调制器(PWM)

PWM波的用途： 可以做步进电机的调速、可以通过无缘蜂鸣器播放音乐、可以通过滤波的方法做DA转换，还可以控制灯的亮度，就这些了吧，对了还可以做信号调制。一般用于电机调速,还有开关电源,。PWM波就是占空比传函,改变脉宽可以输出一系列的平均电压系列。 PWM波的产生形式： Pulse Width Modulation -- 脉宽调制/脉冲宽度调制。脉冲宽度调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉宽调制是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM 型和PWM、PFM混合型。脉宽调制式开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。PWM一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。 PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。 许多微控制器内部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作： * 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期 * 在PWM控制寄存器中设置接通时间 * 设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚 * 启动定时器 * 使能PWM控制器 PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。 对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。

单相逆变器SPWM调制技术的仿真

课程设计(论文)任务书 电气学院学院11电力牵引专业（3）班 一、课程设计(论文)题目单相逆变器SPWM调制技术的仿真 二、课程设计(论文)工作自 2014年6月16日起至2014年 6月20 日止。 三、课程设计(论文) 地点: 电气学院机房 四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的 （1）熟练掌握MATLAB语言的基本知识和技能； （2）熟悉matlab下的simulink和simpowersystems工具箱； （3）熟悉构建单相桥式逆变器SPWM单极性和双极性调制的仿真模型； （4）培养分析、解决问题的能力；提高学生的科技论文写作能力。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）要求对主电路和脉冲电路进行封装，并对调制度和载波比参数进行封装；（2）仿真参数为：E=100-300V; Ma= N=9-21; h=，其他参数自定；

（3）给出调制波原理图、相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形以及 频谱图，要求采用subplot作图； （4）选取不同参数进行仿真，比较仿真结果有何变化，给出自己的结论。 （5）利用matlab下的simulink和simpowersystems工具箱构建单相桥式逆变器spwm 单极性和双极性调制的仿真模型。 2）创新要求： 封装使仿真模型更加美观、合理 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照课程设计模板的规格书写课程设计论文 （2）论文包括目录、正文、心得体会、参考文献等 （3）课程设计论文用B5纸统一打印，装订按学校的统一要求完成 4）答辩与评分标准： （1）完成原理分析：20分；

（2）完成设计过程：40分； （3）完成调试：20分； （4）回答问题：20分； 5）参考文献： [1] 刘凤君. 现代逆变技术及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2006. [2] 伍家驹, 王文婷, 李学勇, 等. 单相SPWM逆变桥输出电压的谐波 分析[J]. 电力自动化设备, 2008, 28(4): 45-49, 52. [3]王兆安，刘进军，电力电子技术，机械工业出版社， [4]汤才刚，朱红涛，李莉，陈国桥，基于PWM的逆变电路分析，《现代电子技术》2008年第1期总第264期。 [5]刘卫国.MATLAB程序设计与应用（第二版）.北京：高等教育出版社，2008. 6）课程设计进度安排 内容天数地点 构思及收集资料 2 图书馆 编程设计与调试 2 实验室

基于CPLD的PWM发生器设计

第32卷 第6期 2010-6 【151】 基于CPLD的PWM发生器设计 A PWM generator designed with CPLD 耿伟松，于海东 GENG Wei-song, YU Hai-dong （扬州大学 能源与动力工程学院，扬州 225009） 摘 要：H形桥式变换器在多种动力系统中有着广泛的应用。在电机控制中，H桥中开关的控制一般采 用PWM控制技术。采用VHDL硬件描述语言设计了基于CPLD的PWM发生器，并使用Max+PlusⅡ进行仿真验证，仿真结果验证了设计的正确性。设计中采用了一种巧妙的方法来实现，其原理简单。基于CPLD的PWM发生器将会简化控制系统的硬件和软件设计，获得更高的开关频率，其应用这将大大简化直流电机控制系统的设计并且改善系统的控制性能。 关键词：H桥；PWM发生器；CPLD；VHDL；Max+ Plus Ⅱ 中图分类号：TM383.6 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2010)06-0151-03Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2010.06.50 0 引 言 自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成了直流P W M 调速系统[1]。脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。 PWM变换器电路有多种形式，可分为可逆和不可逆两大类。其中可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（H形）电路。桥式变换器在许多动力系统中得到了广泛的应用（如直流驱动，直流-交流逆变器，开关电源等等）。 1 PWM 发生器的设计 桥式变换器应用在直流电机调速系统中的主要电路结构如图1所示，开关控制基本上采用 PWM技术。 图1 桥式变换器原理图 PWM信号发生器一般是通过模拟电路或者是 基于微处理器的软件控制技术来实现，但随着高速开关器件的涌现，对于复杂的调制技术，即使采用最先进的DSP（数字信号处理器）也很难实现。 随着超大规模集成电路的集成度和工艺水平的不断提高，专用集成电路ASIC的设计成本在不断降低。CPLD/FPGA是实现ASIC的主流器件，它们具有极大的灵活性和通用性，工作速度快，开发效率高，成本低，可靠性好。近年来，CPLD在电机控制系统中的应用收到了系统设计人员越来越多的重视。用CPLD来设计PWM发生器将会简化控制系统的硬件和软件设计，获得更高的开关频率，减少微处理器的计算工作量。 VHDL具有与具体硬件电路无关和与设计平台无关的特性，并且具有良好的电路行为描述和系统描述的能力，并在语言易读性和层次化、结构化设计方面表现了强大的生命力和应用潜力[2]，因此本文选用VHDL语言进行编程，用一片CPLD设计了PWM发生器。 由于桥式PWM变换器的工作状态是确定的，所以采用状态机方式来编程[3]也是情有可原，虽然只有六个状态，但其程序实现起来是很复杂的。用数字比较器代替模拟比较器、用线性计数器代替锯齿波发生器来产生PWM信号[4,5]的设计方法也很繁琐。在分析了桥式PWM变换器工作原理的基础上，本文采用了一种巧妙的方法来设计，其原理简单，程序容易实现。 收稿日期：2010-03-24 作者简介：耿伟松（1990－），男，江苏连云港人，本科在读，研究方向为电气工程及自动化。

倍频单极性SPWM调制法逆变器设计

目录 1 设计要求 (1) 2 逆变器控制方式选择 (1) 3 方案设计 (2) 3.1系统总体框图 (2) 3.2主电路的设计 (3) 3.3 DSP的选取 (4) 3.4驱动电路的设计 (5) 3.5采样电路 (6) 3.6保护电路 (6) 4 元件参数计算 (7) 4.1输出滤波电感L f、滤波电容C f的选取 (7) 4.2变压器的设计8 4.3功率开关的选择 (8) 5 仿真结果 (9) 5.1驱动波形 (9) 5.2功率开关器件两端的电压波形 (10) 5.3逆变器输出波形 (10) 6 结论 (11) 参考文献 (12)

1 设计要求 主要内容：利用倍频单极性SPWM 调制法究逆变器的调制方式，分析系统的稳定性和外特性，给出系统的硬件结构框图，设计系统各个部分的硬件电路，完成数字控制SPWM 逆变器的原理试验和仿真。 基本要求：输入电压：40～60VDC ；输出额定容量：1kVA ；输出电压：220V ±3%；输出电压频率：50Hz 载波频率：25kHz ；THD ：≤3%。 2 逆变器控制方式选择 传统逆变器的控制电路都是采用模拟电路和小规模数字集成电路实现的。随着信息技术的发展，数字控制技术在逆变电源控制领域已得到越来越广泛的应用。综合考虑系统性价比以及数字控制方式存在的问题，目前，部分数字化（CPU ）产生基准正弦，宽频带的电压调节器仍由模拟电路实现）不失为中小功率逆变器控制电路的优选方案。本文分别对两种模拟/数字混合控制方案进行了比较研究，分析了它们的设计与实现，给出了相关实验结果。 本章研究的混合控制方式，也是基于数字控制器的。利用DSP 取代纯模拟控制中的一些实现环节，如基准正弦发生器、输出过载保护、输出过压/欠压保护等，对于减小控制电路复杂程度、提高系统控制特性是有好处的。同时，混合控制方式也考虑了数字控制可能产生的一些问题，尽可能保留模拟控制的优点，仍采用模拟电路实现电压调节器，与全数字控制系统相比，提高了系统带宽频率和动态响应速度。可见，这种模拟/数字混合控制逆变器具有较高的性价比，在一些应用场合具有较大的优势。 根据PWM 控制信号的产生方式，常用的混合控制实现方案有两类：模拟/数字混合控制方案Ⅰ、模拟/数字混合控制方案Ⅱ。方案Ⅰ的实现框图如图1。 图1 混合控制方案Ⅰ的实现框图

实验报告：脉冲宽度调制器PWM

（2012-2013学年第二学期） 模拟电子技术课程 项目四脉冲宽度调制器PWM 完成日期：2013年 6 月 6 日 浙江万里学院电子信息学院

项目四 脉冲宽度调制器PWM PWM ：在电路输出频率不变的条件下，通过电压来改变脉冲的占空比。 采用模拟电路实现脉冲宽度调制器的组成框图： 任务1 正弦波振荡电路；任务2 方波-三角波发生电路；任务3 比较器 任务1 正弦波振荡电路； 信号产生电路在不需要外加输入信号的情况下，能自动产生各种周期性的波形。 振荡的条件: 自激振荡：若一个放大器的输入端不接外加的输入信号，而在输出端也会出现某种频率和幅度的波形。 放大器引入正反馈 产生自激振荡 信号产生电路 ∑=X X A O ——开环增益 o f X X B =——反馈系数 起振条件： 组成部分： （1） 放大电路：能放大信号电压， 提供振荡器能量 1||>AB

（2）反馈电路：在振荡器中形成正反馈满足相位平衡条件和幅度平衡条件。 （3）选频电路：使振荡器在众多的各种频率的信号中，选择所需的振荡频率的信号以满足振荡条件，使振荡器输出单一频率的正弦信号。 （4）稳幅环节：保证振荡器输出稳定且基本不失真的正弦波形。 电路仿真图： 仿真波形图：

电路中各元器件的作用： 电阻R1与电容C1串联、电阻R2与电容C2并联构成的网络称为RC串并联选屏网络；741和电阻R3、R4、R5组成同相比例电路；D3、D4两个三极管起到稳幅作用。 正弦波的频率： 示波器显示的正弦波形： 任务2 方波-三角波发生电路 （1）方波-三角波发生电路由哪两部分组成，各部分起什么作用，概述其工作原理。三角波和方波的峰峰值计算公式，和哪些参数有关，其频率计算公式，和那些参数有关？ （3）实际电路测量，并与计算值所得的峰峰值和频率比较。 任务3 电压比较器 运放非线性区的特性是什么？ 比较器的分类，什么是门限电压？如何计算 总结：脉冲宽度调制器的工作原理，及实际制作过程。

某脉宽调制数字快速电磁阀方案设计及仿真研究

某脉宽调制数字快速电磁阀方案设计及仿真研究 摘要：脉宽调制数字快速电磁阀作为重要的电液转换元件，在燃油控制系统的作用日益突出。针对断电常开型快速电磁阀的需求，开展断电常开型脉宽调制数字快速电磁阀的方案设计及仿真研究，并通过工程验证使该脉宽调制数字快速电磁阀的设计方案得到优化。 0.概述 航空发动机燃油控制系统的控制方式，已由原机械液压控制调节方式向电子控制调节方式发展，其核心关键是机电液转换元件。 近年来，由于脉宽调制数字快速电磁阀（以下简称快速电磁阀）在航空发动机燃油控制中的广泛使用，其经常被作为航空发动机燃油调节系统的执行部件。快速电磁阀多采用脉宽调制（PWM）来控制，利用脉冲占空比的变化来调节阀口开关的时间，使得快速电磁阀能像其它数字流量电磁阀一样，对燃油流量进行连续的控制。虽然普通的电磁阀也具有同样的数字开关特征，但是普通的电磁阀响应特性较慢，而快速电磁阀体积小、重量轻、响应速度快、稳定性好、控制精度高。 本文以某喷口加力调节器用快速电磁阀的需求为研究背景，进行了快速电磁阀方案设计及仿真工作，并对断电常0开型快速阀的设计方案进行了优化。 1.工作原理分析及结构设计方案 1.1 电磁阀结构及工作原理 高速数字电磁阀作为航空发动机电子控制系统的电液转换装置，是电子控制器的关键执行元件（见图1）。主要工作原理为：在断电情况下，挡板活门在铁芯弹簧力作用下关闭活门座，电磁阀进口和出口处于关闭状态；当线圈通电时，电磁力克服铁芯弹簧力使活门座打开，使电磁阀进口和出口处于相通状态，属于断电关闭型阀门。 图1 某定型快速阀结构图 注：1－活门座2－活门弹簧3－挡板活门4－铁芯顶头5－铁芯弹簧 该快速电磁阀采用“喷嘴－挡板”结构，其优点是技术成熟，加工容易实现，耐污染能力好，但结构不紧凑，长时间使用挡板磨损严重，且不满足航空发动机使用中断电长开的要求，需要对该电磁阀进行适当改进。

2 相位调制器的结构

2 相位调制器的结构 2.1 “lxl”形式的光相位调制器 传统的光学相位调制器 (体相位调制器或波导相位调制器)，只有一条基本的光路，仅考虑单频光通过一个相位调制器的基本结构，即如图3所示的形式，我们称之为“lxl”形式的光相位调制器。 图3 相位调制器的基本结构图 当光信号通过相位调制器之后，输出光场的表达式为公式为： () () 0+2+=A =A m j t jf t j f t jf t LW LW out E e e ωπ （4） 本论文中，假设f(t)是单频正弦波信号，即： ()()() 00sin 2sin RF RF m m f t A f t A t π?ω?=+=+ （5） 2.1.1 体相位调制器 我们知道单轴晶体妮酸铿晶体 (3LiNbO ) 以及与之同类型的 3L iT aO 、3 BaTaO 酸铿等晶体，属于同一类晶体点群。它们光学均匀性好，不潮解，因此在光电子技术中经常使用。并且此类晶体在被施加外加电场之后，其折射率椭球就会发生“变形”。 以妮酸铿电光材料为例，将该晶体用于相位调制器，可以有以下几种基本的应用方式: 情况1:入射光沿 1 x 方向入射 精况1.l ：入射光沿3x 方向偏振 情况1.2：入射光沿 2 x 方向偏振 情况2:入射光沿3x 方向入射 这里只讨论情况1.1，如下图(图4)所示:

图4 体相位调制器的基本结构图 如果入射光是万方向的线偏振光，外加电场信号V(t)，则在该方向上的折射率变为: ' 3 23333 12 e e n n n n E γ==- （7） 光通过该调制器后的相位变化为: ()3 23312z e e V t n l n n l c c d ω ω?γ? ?= = - ??? （8） 体相位调制器是一种电光调制器，具有较大体积的分离器件。为了使通过的光波受到调制，需要改变晶体的光学性质，而这需要给整个晶体施加外加相当高的电压。 2.1.2 波导相位调制器 光波导相位调制器件可以把光波限制在微米量级的波导区中，并使其沿一定的方向传播。 光波导相位调制器是通过使用电光材料(如 lithium niobate(LN)， lithium tantalate(LT)，gallium arsenide(GaAs)等等)的电光特性以及一定的光波导结构，来实现光的相位调制的。 光波导相位调制器能使介质的介电张量(折射率)产生微小的变化，从而使两传播模式之间有一定的相位差，并且由于外场的作用导致波导中本征模传播特性的变化以及两不同模式之间的藕合。 以 3 LiNbO 晶体为例子，实际应用中常见的光波导相位调制器结构如下图(图5)所示:

数字式PWM可逆直流调速系统

一、设计要求： 1、调速范围D=20，静差率S ≤5%。再整个调速范围内要求转速无极、平滑可调； 2、动态性能指标：电流环超调量 δ≤5%： 空载启动到额定转速时转速超量δ≤10% 直流电动机的参数： 直流电动机 型号（KW ） Z2—32 额定容量（KW ） 2.2 额定电压（V ） 220 额定电流（A ） 12.5 最大电流（A ） 18.75 额定转速（rpm ） 1500 额定励磁（A ） 0.61 GD 2 (kg m 2 ) 0.105 电动机电枢电阻RA （） 1.3 电动机电枢电感la （Mh ） 10 名称 数值 整流侧内阻Rn （Ω） 0.037 整流变压器漏感Lt （mH ） 0.24 电抗器直流电阻Rh （Ω） 0.024 电抗器电感Lh （mh ） 3.2 2.1控制系统的整体设计 直流双闭环调速系统的结构图如图1所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM 装置。其中脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。总体方案简化图如图1所示。 ASR ACR U *n + - U U i U * i + - U c TA V M + U d I d UPE L - M

2.2桥式可逆PWM变换器的工作原理 脉宽调制器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定宽度可变的脉冲电压序列，从而平均输出电压的大小，以调节电机转速。桥式可逆PWM 变换器电路如图2所示。这是电动机M两端电压的极性随开关器件驱动电压的极性变化而变化。 图2 桥式可逆PWM变换器电路

4-1脉宽调制变换器

本章提要 □ 脉宽调制变换器 □ 直流脉宽调速系统的机械特性 V-M直流调速系统通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压U d，从而实现平滑调速。与G-M系统相比V-M系统有很多优越性，但它也有缺点： ① 电流是脉动的，产生谐波分量，尤其在低速时，因此需要加平波电抗器。设备投入大，体积增加，同时电感大又限制了系统的快速性。 ② 当系统在较低速运行时，晶闸管的导通角很小，使系统的功率因素很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变殃及附近的用电设备，也限制了调速范围。 ③ 对过电压、过电流敏感，要注意保护。 ◎直流PWM调速系统优点： ① 主电路简单，不用电抗器，用电机本身的电感，从而获得脉动很小的直流电流； ② 开关频率高，电枢电流容易连续，无电流断续问题； ③ 系统的低速运行平稳，调速范围较宽； ④ 频带宽，响应快； ⑤ 功率因数高。电流和电压永远相同，无无功功率问题。 PWM 调速系统和V-M 调速系统主要区别在主电路和PWM控制电路。闭环控制系统以及静、动态分析和设计基本一样。 PWM 脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制变换器。 4-1 脉宽调制变换器 一、不可逆PWM变换器

电机两端得到的平均电压为 式中ρ= ton / T 为PWM 波形的占空比，改变ρ（0 ≤ ρ < 1 ）即可调节电机的转速。 PWM 脉宽调速系统如上述介绍有许多优点，但也存在缺点： ① 过压能力低，需保护； ② VT单向导电性，不可逆，无制动。 需要制动时，必须具有反向电流-id的通路，因此应再设置一个电力晶体管。 二、可逆PWM变换器 可逆PWM变换器主电路有H型、T型多种形式，最常用的是桥式（亦称H型）电路，如下图所示。 这时，电动机M 两端电压的极性随开关器件基极驱动电压极性的变化而改变，其控制方式有双极式、单极式、受限单极式等多种，这里只着重分析最常用的双极式控制的可逆PWM变换器。

SPWM脉宽调制控制系统设计

SPWM脉宽调制控制系统设计 一、作品名称：SPWM脉宽调制控制系统设计 二、原理：脉宽控制技术（PWM）是非常重要的电力电子控制技术，对提高电力电子装置的性能，促进电力电子技术的发展有着巨大的推动作用。其中，正弦脉宽调制技术（SPWM）是应用最广泛的PWM 技术。 SPWM（Sinusoidal PWM）在高性能电机驱动、步进电机细分控制、变频电源、电力电子逆变控制等方面有重要的应用。特别是随着FPGA技术进入这一行业，使SPWM技术的应用更有了长足的进步，使其得到了更高效、更深入和更广泛的应用。 相对于空间矢量PWM、随机采样PWM、电流滞环PWM、自然采样PWM、等面积采样PWM或规则采样等方式的PWM，正弦采样的PWM在逆变控制等技术应用中，产生的谐波含量最小，因此应用也最广泛。数字方式产生SPWM 波的原理如图1-1所示，其中等腰三角波是载波，正弦波是调制波，当这两路信号经过一个数字比较器后输出图1-1下方的脉冲波形，即SPWM波。当正弦波大于三角波时，比较器输出1，反之输出0。三角波与正弦波的频率比称为载波比；它们的频率如果等比例增减则为同步调制方式，否则就是异步调制方式。载波频率通常为数十KHz，载波比为数百。图1-6是基于5E+系统的SPWM波发生器的基本电路图。其中PLL20输出两路时钟，一路C0，输出3.6MHz，为三角波信号发生器提供载波时钟；另一路C1输出200kHz，为正弦波调制信号提供时钟。CNT10B是10位计数器，其一为三角波发生模块TRANG提供递增数据。另一CNT10B是正弦波数据ROM的地址发生器。ROM10模块的数据可用生成的mif 生成器产生，深度是1024，数据宽度是10位。当下载图1-6的设计于5E+系统后，利用逻辑分析仪进行分析，看SignalTap II实测的波形与图1-1的波形是否有很好的对应关系。 图1-1 SPWM波生成原理图 三、步骤

电光调制器

第三章电光调制器

内容 ?电光调制的基本原理 ?铌酸锂（LiNbO3）电光调制器?半导体电吸收调制器（EAM）

电光调制 电光调制：将电信息加载到光载波上，使光参量随着电参 量的改变而改变。光波作为信息的载波。 强度调制的方式 作为信息载体的光载波是一种电磁场：()() 0cos E t eA t ωφ=+r r 对光场的幅度、频率、相位等参数，均可进行调制。在模拟信号的调制中称为AM 、FM 和PM ；在数字信号的调制中称为ASK 、FSK 和PSK 。调制器：将连续的光波转换为光信号，使光信号随电信号的变化而变化。性能优良的调制器必须具备：高消光比、大带宽、低啁啾、低的偏置电 压。

电光调制的主要方式 直接调制：电信号直接改变半导体激光器的偏置电流，使输出激光强度随电信号而改变。 优点：采用单一器件 成本低廉 附件损耗小 缺点：调制频率受限，与激光器弛豫振荡有关 产生强的频率啁啾，限制传输距离 光波长随驱动电流而改变 光脉冲前沿、后沿产生大的波长漂移 适用于短距离、低速率的传输系统

电光调制的主要方式 外调制：调制信号作用于激光器外的调制器上，产生电光、热光或声光等物理效应，从而使通过调制器的激光束的光参量随信号 而改变。 优点：不干扰激光器工作，波长稳定 可对信号实现多种编码格式 高速率、大的消光比 低啁啾、低的调制信号劣化 缺点：额外增加了光学器件、成本增加 增加了光纤线路的损耗 目前主要的外调制器种类有：电光调制器、电吸收调制器

调制器调制器连续光源 光传输 NRZ 调制格式 其他调制格式: ?相位调制 ?偏振调制 ?相位与强度调制想结合光传输RZ 调制格式 脉冲光源电光调制 折射率的改变通过 电介质晶体Pockels 效应和半导体材料 中的电光效应 光吸收的改变通过半导体材料中的Franz-Keldysh效应量子阱半导体材料中的量子限制的Stark 效应光与物质相互作用 相位调制 偏振调制 (双折射材料) 强度调制强度调制通过-干涉仪结构-定向耦合

脉宽调制(PWM)的基本原理及其应用实例

脉宽调制(PWM)的基本原理及其应用实例 脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 模拟电路 模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V, 5V}这一集合中取值。 模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。 数字控制 通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。 简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 图1显示了三种不同的PWM信号。图1a是一个占空比为10%的PWM输出，即在信号周期中，10％的时间通，其余90％的时间断。图1b和图1c显示的分别是占空比为50%和90%的PWM 输出。这三种PWM输出编码的分别是强度为满度值的10%、50%和90%的三种不同模拟信号值。例如，假设供电电源为9V，占空比为10%，则对应的是一个幅度为0.9V的模拟信号。 图2是一个可以使用PWM进行驱动的简单电路。图中使用9V电池来给一个白炽灯泡供电。如果将连接电池和灯泡的开关闭合50ms，灯泡在这段时间中将得到9V供电。如果在下一个50ms中将开关断开，灯泡得到的供电将为0V。如果在1秒钟内将此过程重复10次，灯泡将会点亮并象连接到了一个4.5V电池(9V的50%)上一样。这种情况下，占空比为50%，调制频率为10Hz。 大多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz。设想一下如果灯泡先接通5秒再断开5秒，然后再接通、再断开……。占空比仍然是50%，但灯泡在头5秒钟内将点亮，在下一个5秒钟内将熄灭。要让灯泡取得4.5V电压的供电效果，通断循环周期与负载对开关状态变化的响应时间相比必须足够短。要想取得调光灯(但保持点亮)的效果，必须提高调制频率。在其他PWM应用场合也有同样的要求。通常调制频率为1kHz到200kHz之间。

一种脉宽调制电机驱动电路的设计

题目 一种脉宽调制电机驱动电路的设计 系别：电子电气工程系 姓名：周爱爱 学号： 200995014081 班级： 09级电气3班

2012年 6 月24日 题目三：一种脉宽调制电机驱动电路的设计 目的： 1.实现对电气控制、电机拖动、变流技术等课程内容的应用； 2．掌握利用集成PWM芯片、H桥芯片快速搭建电机驱动电路的方法。课程设计任务： 1.利用集成PWM芯片（SG3525）、H桥芯片（LMD18200）快速搭建电机驱动 电路；实现较好性能开环控制。 2.SG3525产生PWM波，送给LMD18200，由18200驱动电机运转。充分利用 两芯片的保护功能实现相关保护。 3.选作部分：用MCU作为控制单元实现参数给定、修改，信息显示，数据处 理，给电机引入测速发电机或光电编码盘实现闭环控制。（MCU与后级芯片要用光耦隔离） 4.最后要给出驱动电路对应的电机容量。 5.电路图要求用软件Protel99绘制，

一种脉宽调制电机驱动电路的设计 1 引言 直流伺服电动机因调速性能好、起动转矩大，故在工农业生产、国防装备、科学研究以及第三产业中都有大量的应用，在自动控制系统中常用来作执行元件或信号元件，用于传递和变换信号。直流伺服电动机的驱动电路可以采用分离器件来搭建，这种方法容易造成研制周期加长、电路体积增大、结构复杂以及可靠性下降等问题。为了提高驱动电路的可靠性和稳定性，有必要选择一种新的驱动方式，以达到减小电路体积以及提高电路选用美国国家半导体公司(NS)生产的专门用于运动控制的LMD18200T智能功率集成电路就是一种很好的解决方案。 LMD18200T是一种体积小、驱动能力强、内部集成了多种保护电路、单片即可实现电机全桥驱动的集成功率放大器，故可有效减少系统发生故障的可能性，显著提高系统的可靠性，充分体现了集成功率放大器外围电路简单、性能稳定可靠、控制功能全面的优点。 随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通用半导体公司（Silicon General）推出SG3525。SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。其产品一推出就受到广泛好评。SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。本文对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应用进行了介绍。 2 智能功率集成电路LMD18200T性能简介 LMD18200T是NS公司生产的专门用于直流电动机运动控制的智能功率集成电路。它将4个DMOS管构成的H桥及其控制逻辑电路封装在一个ll引脚的芯片中。它的工作电压高达55 v；连续工作电流3 A，峰值电流高达6 A；每个开关器件的导通电阻典型值为0.3欧姆；输入信号兼容TTL和CMOS信号；具有温度报警、过热以及负载短路保护能力。 2．1 引脚定义

PZT型相位调制器1

OPE A K ? PZT-LSM 型相位调制器是一款光纤缠绕在压电陶瓷（PZT ） 上，利用PZT 压电效应所构成的相位调制器件，采用独特的多层缠绕方法，使得该产品具有高稳定性、高速调制特性，可选配多种类型光纤（见订购信息），可应用于开环相位调制解调、可变光纤延迟线、光纤干涉仪、＆ OTDR 、光纤震动校准等光学传感领域。该模块外形紧凑小巧，方便客户进行系统集成。低的电压驱动能力，适用于标准信号源驱动能力。 ? 极小封装尺寸。 ? 多种光纤类型可选（SM/PM ）。 ? 高速调制速率。 ? 低电压驱动能力。 ? 独特缠绕方式。 应用领域 ? 光学（光纤）干涉仪 ? 相位调制器 ? 光纤延迟线 ? ＆OTDR ? 光纤传感

测试图谱 性能参数 最小值 典型值 最大值 备 注 1注：插入损耗在单模时含连接器损耗，保偏时不含连接器损耗。 性能指标 图1搭建等臂长马赫曾德干涉仪测试图谱 测试数据 图2 驱动频率29KHz 时，驱动电压与光纤膨胀量

订购参数 ESD Protection The laser diodes and photodiodes in the module can be easily destroyed by electrostatic discharge. Use wrist straps, grounded work surfaces, and anti-static techniques when operating this module. When not in use, the module shall be kept in a static-free environment. Laser Safety The module contains class 3B laser source per CDRH, 21CFR 1040.10 Laser Safety requirements. The module is Class IIIb laser products per IEC 60825-1:1993. 外形尺寸

PWM逆变器Matlab仿真解析

课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: PWM逆变器Matlab仿真 初始条件： 输入110V直流电压； 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、得到输出为220V、50Hz单相交流电； 2、采用PWM斩波控制技术； 3、建立Matlab仿真模型； 4、得到实验结果。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 摘要 (1) 1设计方案的选择与论证 (2) 2逆变主电路设计 (2) 2.1逆变电路原理及相关概念 (2) 2.2逆变电路的方案论证及选择 (3) 2.3建立单相桥式逆变电路的S IMULINK的仿真模型 (4) 2.3.1模型假设 (5) 2.3.2利用MATLAB/Simulink进行电路仿真 (5) 3正弦脉宽调制(SPWM)原理及控制方法的SIMULINK仿真 (6) 3.1正弦脉冲宽度调制(SPWM)原理 (6) 3.2SPWM波的控制方法 (7) 3.2.1双极性SPWM控制原理及Simulink仿真 (7) 3.2.2单极性SPWM控制原理及Simulink仿真 (9) 4升压电路的分析论证及仿真 (11) 4.1B OOST电路工作原理 (11) 4.2B OOST电路的S IMULINK仿真 (12) 5滤波器设计 (13) 6 PWM逆变器总体模型 (15) 7心得体会 (18) 参考文献 (19)

高压脉冲调制器研发

Introduction of High Precision Charging Technique Applied in Pulsed Magnetron Modulator for Industrial Computerized Tomography System 737 Introduction of High Precision Charging Technique Applied in Pulsed Magnetron Modulator for Industrial Computerized Tomography System ZHANG Yabin, REN Xianwen, TU Guofeng, LI Xiaojin (Institute of Environmental Protection Engineering, PR China Academy of Engineering Physics P.O.Box 919-826, Mianyang 621900, PR China. E-mail: zhangyb@https://www.sodocs.net/doc/0a4578921.html,) Abstract: In this paper the charging technique used in PMM (Pulsed Magnetron Modulator) of ICT (Industrial Computerized Tomography) system is introduced. This charging technique is based on the high frequency series resonant inverter technology, which is applied in many kinds of power supplies or modulators. For high spatial resolution and high density resolution in ICT, the required precision of output voltage between pulses of PMM is more than 99.9%. Based on the requirement of output parameters of PMM (shown in Table 1), a two-stage series resonant charging technique is adopted. First stage is fast-charging stage which lasts 2ms, and the PFN (Pulse Forming Line) could be charged to 97% of rating voltage in the end of the stage. Second stage is slow-charging stage which lasts 0.6ms and ensures the voltage of PFN varies less than 0.1% between pulses. 5B Keywords: ICT, inverter, pulsed power, magnetron 0B1 INTRODUCTION In ICT system the resolution of the object is much related with the output power of X-ray source [1-4]. When the power of X-ray source varies little during the time of scanning, high spatial resolution and high density resolution could be gotten. The X-ray source power is determined by the power of microwave radiated by magnetron, and essentially is determined by the output power of PMM. If the output power of PMM is relatively stable, the microwave power is certainly keeping invariant and the X-ray source power is always the same when scanning. So the PMM is one of key devices in ICT system [5-8]. The required output parameters for a 6MeV ICT system are shown in Table 1. It’s obvious that the precision of output voltage between pulses of PMM should be more than 99.9%. Due to the load character of magnetron close to pure resistor, the microwave power is much related to the output voltage of PMM. So the voltage stabilization technique is the key in PMM. 1B2 PRINCIPLE The diagram of PMM is shown in Fig. 1. PMM is powered by three-phase AC380 V (50 Hz) electric grid. Eight IGBTs and two couples of resonant inductor and resonant capacitor form two H-bridge inverters, and each inverter is an independent stage charging the PFN through the boost transformer and high frequency rectifier. When the thyratron is triggered the PFN is discharging to the magnetron through the high voltage pulse transformer. If a sole stage of H-bridge inverter charging is adopted in PMM, due to the required precision of voltage there should be 1000 times of charging in less than 4 ms. That means the charging frequency should be more than 250 kHz. But in such working statement the reasonable H-bridge switches and core material of transformer is hard to find and the control system is also complicate. By two-stage charging only 50 kHz is needed. The difference between two stages is the resonant resistance in the circuit, which could be calculated by Formula-(1). Fig. 1 Brief diagram of PMM