Frage:
Warum wird die Dreiecksreferenzwelle in PWM zur Sinusmodulation verwendet?
Jhonathan Asimov
2020-03-21 00:59:57 UTC
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Ich implementiere PWM für einen dreiphasigen Wechselrichter.

Die Dokumentation zu diesem Thema, insbesondere die technischen Implementierungen, ist sehr gut, aber soweit ich verstehen kann, spricht keiner der von mir gelesenen darüber, warum das Referenzsignal ein Dreieck oder ein Sägezahn ist.In einem Dokument habe ich festgestellt, dass diese Art der Modulation die älteste im Spiel ist (PWM betroffen). Ist es also vielleicht eine Sache alter Technologie, die zum Standard wird?

Wer sagt, dass eine Dreiecksreferenz "Standard" war?Für mich wäre die richtige Referenz sinusförmig.Und wir sehen solche Dinge in freier Wildbahn.
@DKNguyen also das Sägezahn / Dreieck ist die geglättete Ausgabe des Wertes eines Timers?
@MarcusMüller Ein Dreieck ist jedoch Standard, wie bei Sinus-Dreieck-PWM?Sicher, SVM hat Vorteile, aber das Sinus-Dreieck ist einfacher zu implementieren.
@MarcusMüller die Dreieckswelle ist Standard für die PWM-Referenz.Sie vergleichen dann das Dreieck mit einer Sinuswelle, um die Gate-Impulse zu erhalten.
Ah, tut mir leid, ich war dumm;Mein Kopf steckte mit der Wellenform fest, mit der das PW ** M ** * moduliert ist *, nicht mit der, die in einem Komparator zur Erzeugung des PWM verwendet wird.Entschuldigen Sie!
@Hearth SVM verwendet immer noch dreieckige Referenzen für die PWM-Modulation. Es sind die erzeugten Signale, die unterschiedlich sind.
Fünf antworten:
Charles Cowie
2020-03-21 01:47:13 UTC
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Die "Dreiecksreferenz" -Methode, die als Standard- oder populäre Methode eine gewisse Vorgeschichte hat, wurde formeller als "Dreiecksabfangmethode" bezeichnet.Es basierte auf der Erzeugung von Schaltbefehlen basierend auf dem Abfangen einer Dreieckswelle mit einer Sinuswelle, wie unten gezeigt.Die Implementierung war nicht allzu schwierig und lieferte für Frequenzumrichter (VFDs) einigermaßen gute Ergebnisse.Die Ergebnisse wurden verbessert, indem das Verhältnis der Dreieckwellenfrequenz zur Sinuswellenfrequenz über den Bereich der Betriebsfrequenzen geändert wurde

Nach der Erfindung von integrierten Schaltkreisen und Mikroprozessoren in großem Maßstab wurden komplexere PWM-Strategien bevorzugt.

enter image description here

Bild von Zubek, Abbondanti & Nordby “Pulsbreite modulierte Umrichtermotorantriebe mit verbesserter Modulation” IEEE Trans.Ind. Appl., Nov./Dec.1975

Die Leute benutzen immer noch die Dreieckswelle für PWM.Anstelle einer Sinuswelle wird jedoch häufig eine Raumvektormodulation verwendet.
Ben
2020-03-21 05:19:48 UTC
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Sie benötigen keine Dreieckwelle oder PWM, um eine Sinuswelle zu erzeugen. Sie können eine Hysteresemodulation verwenden, für die keine PWM erforderlich ist. Die Schaltfrequenz ist jedoch bei einer Hysteresemodulation variabel und erfordert möglicherweise mehr Rechenleistung.

Wenn Sie eine PWM benötigen, ist eine Dreieckswelle der richtige Weg. Eine Sägezahnwelle würde Probleme für H-Brücken und 3-Phasen-Wechselrichter / Gleichrichter verursachen. Die oberen oder unteren Transistoren würden alle gleichzeitig aufhören zu leiten. Während einer Dreieckwelle beginnen der obere und der untere Transistor verschiedener Zweige nicht gleichzeitig zu leiten, es sei denn, das Tastverhältnis ist für alle Zweige gleich.

Bearbeiten: Bei Verwendung eines 3-Phasen-Gleichrichters / Wechselrichters ist hier der Vergleich zwischen Sägezahn-PWM und Dreieck-PWM. Wie Sie mit dem Sägezahn sehen können, ist Ihr Übergang vom Nullvektor "000" zum Nullvektor "111" etwas, das Sie mit der Dreieckswelle nicht sehen. Bei der Dreieckswelle schalten Transistoren nicht gleichzeitig

Ein weiterer Grund, warum eine Dreieckswelle besser ist. Es ist einfacher, Signale abzutasten. Mit der Dreieckswelle können Sie den ADC-Trigger einstellen, wenn die Dreieckswelle 0 oder 100% beträgt, da Sie an diesen Punkten sicher sind, dass keine Transistoren schalten. Ich habe dem Diagramm Pfeile hinzugefügt, um die Stichprobenzeitpunkte hervorzuheben. Bei der Sägezahnwelle kann es unabhängig vom Abtastpunkt zu einer Transistorumschaltung kommen.

Bearbeiten 2: Das letzte Bild repräsentiert die PWM für eine Raumvektormodulation von 0 bis 60 Grad mit 1 Nullsequenzvektor "000". Sie können leicht erkennen, dass jeweils nur ein Transistorschalter vorhanden ist. Die verwendete PWM-Frequenz beträgt 2400 Hz. In der Praxis sind 2400 Hz etwas niedrig, bei PWMs ist es üblicher, 10 kHz und mehr zu sehen. Sie können auch Va, Vb und Vc

sehen

Sawtooth PWM

Triangle PWM

SVM 0 - 60 degrees

Könnten Sie auch die Sinuswellen in die Grafik aufnehmen?Erz wird es ungeschickt?
Ich werde es versuchen, aber es könnte ungeschickt werden.Ich werde versuchen, sie heute Nachmittag hinzuzufügen
Brian Drummond
2020-03-21 03:35:42 UTC
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Für die Sinuswellen-PWM-Erzeugung (oder Audioanwendungen wie Class-D-Verstärker) werden Dreieckswellen aufgrund ihrer Symmetrie gegenüber Sägezahn bevorzugt.Dies ergibt eine zweiseitige PWM, bei der sowohl die ansteigende als auch die abfallende Flanke geändert werden, wenn sich das Tastverhältnis ändert.

Dies bedeutet, dass die Mitte jedes PWM-Impulses in einer PWM-Periode in derselben Position bleibt, während sich bei einer Sägezahnwellenform (einseitige PWM) die Mitte des Impulses bewegt, wenn sich das Tastverhältnis ändert, was zu einer Verzerrung des Impulses führtrekonstruierte Sinuswelle.

Die Symmetrie erleichtert das Abtasten.Wenn Sie am oberen und / oder unteren Ende der Dreieckswelle abtasten, können Sie sicher sein, dass zum Abtastzeitpunkt keine Transistoren schalten.
DKNguyen
2020-03-21 01:38:15 UTC
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Denken Sie numerisch / digital statt mit Wellenformen: Sie benötigen einen Perioden-Timer.Wie sieht ein Perioden-Timer aus, der mit der gleichen Geschwindigkeit nach oben oder unten zählt?Wenn es sich am Ende auf Null dreht, sieht es aus wie ein Sägezahn.Wenn es die Richtung umkehrt, sobald es oben oder unten erreicht ist, sieht es aus wie eine Sägezahn- oder Dreieckswelle.

Wenn Sie einen digitalen Timer grafisch darstellen, sieht er wie eine Treppe oder eine Zikkurat aus.Wenn der Timer jedoch analog ist, sieht er aus wie ein Sägezahn oder ein Dreieck.

Ein Sägezahn anstelle eines symmetrischen Dreiecks würde Probleme für H-Brücken und 3-Phasen-Wechselrichter / Gleichrichter verursachen.Alle oberen Transistoren würden zur gleichen Zeit aufhören zu leiten und alle unteren Transistoren würden zur gleichen Zeit anfangen zu leiten.
Dmitry Grigoryev
2020-03-21 16:16:44 UTC
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Sägezahn- / Dreiecksreferenzwellenformen können mit weit verbreiteten Hardwarezählern (Timern) bei minimaler CPU-Beteiligung trivial erzeugt werden.Durch eine solche Modulation erzeugte Signale werden mit zunehmender PWM-Frequenz zu asymptotisch präzise. Wenn Sie also die PWM-Frequenz nicht auf das 20- bis 50-fache der Signalfrequenz erhöhen können, gibt es keine Verbesserung gegenüber einer anderen Referenzwellenform.Dies ist der Grund, warum sie so weit verbreitet sind.



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