课程设计(论文)任务书电气与电子工程学院电力牵引与传动专业班一、课程设计(论文)题目:电流滞环跟综PWM(CHBPWM)控制技术的仿真二、课程设计(论文)工作自 2013年6月16日起至2013年6月21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）熟悉构建三相电流跟踪滞环控制系统的仿真模型；（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；（2）仿真参数为：E=100-300V; f=50HZ; 带宽2h; 步长h=0.0001s，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。
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）刘卫国.MATLAB程序设计与应用（第二版）. 北京：高等教育出版社，2008.（2）刘志刚.电力电子学.北京：清华大学出版社、北京交通大学出版社，2004.（3）李传琦. 电力电子技术计算机仿真实验.电子工业出版社，2006.6）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1实验室撰写论文2图书馆、实验室学生签名：年月日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）设计分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）完成调试（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）翻译能力（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）回答问题（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（6）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）(7) 总评分数\优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；评阅人：职称：年月日摘要滞环比较跟踪控制是一种非线性砰-砰控制方法，在各类闭环跟踪控制系统中广泛应用。
PWM变换器的跟踪控制方法是PWM变换器的主要控制方法之一，其中滞环比较方法因其结构简单，响应速度快，参数鲁棒性好等优点，应用最为广泛然而，滞环控制的开关频率一般具有很大的不定性，高低频率悬殊，其开关频率范围往往是人们在进行滞环控制系统设计师比较关心的重要方面，只有明确开关频率的计算方法，才便于进行开关器件、滤波参数及滞环控制参数的选择。
本文首先介绍了该方法的原理和基本波形；然后分析了其电路参数和系统特性的关系，指出了其主要优点和存在的问题；最后给出了仿真和实验波形。
电流跟踪型逆变器输出电流跟随给定的电流波形变化，这也是一种PWM控制方式。
电流跟踪一般都采用滞环控制，即当逆变器输出电流与给定电流的偏差超过一定值时，改变逆变器的开关状态，使逆变器输出电流增加或减小，将输出电流与给定电流的偏差控制在一定范围内。
关键词：电流滞环控制脉宽控制滞环宽度控制法目录一、电流滞环跟踪控制原理 (1)二、电路图及封装 (4)2.1 主电路图： (4)2.2 触发电路 (4)2.3 完整电路及封装图 (5)三、参数的设置及作图程序设计 (6)3.1 课设要求及选用模块 (6)3.2 模块参数设置 (7)3.2.1 Sine Wave参数设置 (7)3.2.2直流电压源参数设定 (7)3.2.3 RLC支路参数设定 (8)3.2.4 Delay参数设定 (8)3.3 作图程序设计 (9)3.3.1 六个触发脉冲的波形输出程序设计 (9)3.3.2相电压及线电压波形输出程序 (9)3.3.3电流波形输出程序 (10)四、仿真及频谱分析 (11)（一）、环宽2h=6时的仿真波形及频谱分析 (11)1、仿真波形 (11)2.频谱分析 (12)（二）、环宽2h=26时的仿真波形及频谱分析 (14)1、仿真波形 (14)2、频谱分析 (15)五、仿真结果分析及结果 (17)六、课设心得体会 (18)七、参考文献............................................................. 错误!未定义书签。
一、电流滞环跟踪控制原理常用的一种电流闭环控制方法是电流滞环跟踪PWM （Current Hysteresis Band PWM ——CHBPWM）控制，具有电流滞环跟踪PWM 控制的PWM 变压变频器的A相控制原理如1图所示。
图1 电流滞环跟踪控制的A相原理图图中，电流控制器是带滞环的比较器，环宽为2h。
将给定电流i*a 与输出电流i a进行比较，电流偏差∆i a超过时±h，经滞环控制器HBC控制逆变器A相上（或下）桥臂的功率器件动作。
B、C二相的原理图均与此相同。
采用电流滞环跟踪控制时，变压变频器的电流波形与PWM电压波形示于图6-23。
如果，ia < i*a ，且i*a - ia ≥h，滞环控制器HBC输出正电平，驱动上桥臂功率开关器件V1导通，变压变频器输出正电压，使增大。
当增长到与相等时，虽然，但HBC仍保持正电平输出，保持导通，使继续增大直到达到ia = i*a + h ，∆ia = –h ，使滞环翻转，HBC输出负电平，关断V1 ，并经延时后驱动V4但此时未必能够导通，由於电机绕组的电感作用，电流不会反向，而是通过二极管续流，使受到反向钳位而不能导通。
此后，逐渐减小，直到时，，到达滞环偏差的下限值，使HBC 再翻转，又重复使导通。
这样，与交替工作，使输出电流给定值之间的偏差保持在范围内，在正弦波上下作锯齿状变化。
从图 2 中可以看到，输出电流是十分接近正弦波的。
图2 电流滞环跟踪控制时的电流波形图2给出了在给定正弦波电流半个周期内的输出电流波形和相应的相电压波形。
可以看出，在半个周期内围绕正弦波作脉动变化，不论在的上升段还是下降段，它都是指数曲线中的一小部分，其变化率与电路参数和电机的反电动势有关。
图3 三相电流跟踪型PWM逆变电路图4 三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形因此，输出相电压波形呈PWM状，但与两侧窄中间宽的SPWM波相反，两侧增宽而中间变窄，这说明为了使电流波形跟踪正弦波，应该调整一下电压波形。
电流跟踪控制的精度与滞环的环宽有关，同时还受到功率开关器件允许开关频率的制约。
当环宽选得较大时，可降低开关频率，但电流波形失真较多，谐波分量高；如果环宽太小，电流波形虽然较好，却使开关频率增大了。
这是一对矛盾的因素，实用中，应在充分利用器件开关频率的前提下，正确地选择尽可能小的环宽。
电流滞环跟踪控制方法的精度高，响应快，且易于实现。
但受功率开关器件允许开关频率的限制，仅在电机堵转且在给定电流峰值处才发挥出最高开关频率，在其他情况下，器件的允许开关频率都未得到充分利用。
为了克服这个缺点，可以采用具有恒定开关频率的电流控制器，或者在局部范围内限制开关频率，但这样对电流波形都会产生影响。
二、电路图及封装参考上学期学过的电力电子教程中的电流逆变原理，使用MA TLAB 软件中的Simulink和SimpowerSystems工具箱构建三相电流跟踪滞环控制系统的仿真模型。
2.1 主电路图：图2.12.2 触发电路图2.21 图2.2.2 图2.2.32.3 完整电路及封装图图 2.3.1如上图 2.3.1所示是完整的电路图，这个电路图中包含了主电路、触发电路、反馈电路还有显示电路。
主电路图主要是由三个桥臂、直流电源、感性负载组成，其中感性负载的电感大小决定了负载电流的波形，电感太大则容易产生平滑的电流波形，甚至是一条直线，太小不容易维持电流连续。
下图是封装好的电路模型，产生触发脉冲的封转在一起，主电路封装在一起，其余剩下万用表和显示电路。
三个万用表分别测出主电路的三条相电流，供给回馈电路实用，回馈电路的gain的倍数自己根据实际情况定，本次设计选用3倍。
倍数越大反应误差越小，当倍数过大也会是电路计算量太大，反而影响整体的效果，因此这是一对矛盾体，所以看情况而定。
图2.3.2三、参数的设置及作图程序设计3.1 课设要求及选用模块仿真参数为：E=100-300V; f=50Hz;带宽2h=5-30; 步长h=0.0001s，其他参数自定。
选用的模块主要有：Mux 、Sum 、Relay、Scope 、Sine Wave 、DC V oltage Source 、Ground 、Series RLC Branch 、Multimeter 、IGBT/Diode 、Logical Operator、V oltage Measurement、Gain。
3.2 模块参数设置3.2.1 Sine Wave参数设置图 3.2.1上图是Sine Wave1的参数，Sine Wave2在Phase中要设置为-2*pi/3，Sine Wave3的Phase为-4*pi/3.3.2.2直流电压源参数设定图 3.2.2电压的大小可以自己定好，主要是与反馈倍数有点联系。
电压越大反馈应当也要加大一点，这样可以更精确、快速的控制输出波形。
3.2.3 RLC支路参数设定图3.2.33.2.4 Delay参数设定图 3.2.4其他的参数如下：Logical Operator：NOT ，Gain：3 ，Scope：Number of axes:3（其他两个分别是4和6），Multimeter 分别选中对应支路的电流（相电流）。
Scope1 测的是脉冲波形，Scope2测的是相电压和线电压波形，Scope3测的是电流中的三条支路电流波形。
3.3 作图程序设计3.3.1 六个触发脉冲的波形输出程序设计subplot(6,1,1);plot(wx.time,wx.signals(1).values);title('触发脉冲1');axis([0,0.02,0,1.5]);subplot(6,1,2);plot(wx.time,wx.signals(2).values);title('触发脉冲2');axis([0,0.02,0,1.5])subplot(6,1,3);plot(wx.time,wx.signals(3).values);title('触发脉冲3');axis([0,0.02,0,1.5]);subplot(6,1,4);plot(wx.time,wx.signals(4).values);title('触发脉冲4');axis([0,0.02,0,1.5]);subplot(6,1,5);plot(wx.time,wx.signals(5).values);title('触发脉冲5');axis([0,0.02,0,1.5]);subplot(6,1,6);plot(wx.time,wx.signals(6).values);title('触发脉冲6');axis([0,0.02,0,1.5]);解释：这个程序设置了图形的title和画出波形的横、纵坐标的范围，因为脉冲的大小是1v，所以为了有更好的效果纵坐标设为0~1.5v，横坐标的时间为一个周期T=0.02s。