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PWM Generator

펄스 폭이 변조된 신호 또는 파형 생성

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라이브러리:
Simscape / Electrical / Control / Pulse Width Modulation

설명

PWM Generator 블록은 PWM 생성기를 구현합니다. 펄스 폭 변조 기법은 전력을 전부 전송하는 상태와 전력을 아예 전송하지 않는 상태 사이를 빠르게 전환하여 하나의 전기 컴포넌트에서 또 다른 전기 컴포넌트로의 전력 전송을 제어합니다.

작동 원리

PWM Generator 블록은 듀티 사이클이 반송파 카운터 값보다 크면 1을 출력하고 그렇지 않으면 0을 출력합니다. 타이머 시간 Tper을 지정하여 각 사이클의 시간을 설정할 수 있습니다. 세 가지 유형의 반송파 카운터 중 하나를 지정하여 PWM 출력의 초기 출력 또는 위상을 변경할 수 있습니다.

• 상향 카운터 — on 사이클 시작 시 PWM 출력 신호가 초기화됩니다. 다음 그래픽은 반송파 카운터 신호와 그에 대응하는 PWM 출력을 보여줍니다.

  

• 하향 카운터 — off 사이클 시작 시 PWM 출력 신호가 초기화됩니다. 다음 그래픽은 반송파 카운터 신호와 그에 대응하는 PWM 출력을 보여줍니다.

  

• 상향-하향 카운터 — on 사이클의 중간에서 PWM 출력 신호가 초기화됩니다. 다음 그래픽은 반송파 카운터 신호와 그에 대응하는 PWM 출력을 보여줍니다.

  

예제

DC 모터 제어

이 예제에서는 DC 모터에 대한 캐스케이드 속도-제어 구조를 보여줍니다. PWM 제어 4사분면 초퍼는 DC 모터에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. Control 서브시스템에는 바깥쪽 속도-제어 루프, 안쪽 전류-제어 루프, PWM 생성이 포함됩니다. 총 시뮬레이션 시간(t)은 4초입니다. t = 1.5초에서 부하 토크가 증가합니다. t = 2.5초에서 기준 속도가 1000rpm에서 2000rpm으로 변경됩니다.

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HESM 토크 제어

이 예제에서는 하이브리드 여자 동기기(HESM) 기반 전기-견인 드라이브에서 토크를 제어하는 방법을 보여줍니다. 영구 자석과 여자 권선은 HESM을 여자합니다. 고전압 배터리가 제어된 3상 컨버터(고정자 권선의 경우)와 제어된 4사분면 초퍼(회전자 권선의 경우)를 통해 SM에 전력을 공급합니다. 이상적 각속도 소스가 부하를 제공합니다. Control 서브시스템은 개루프 접근법을 사용하여 토크를 제어하고 폐루프 접근법을 사용하여 전류를 제어합니다. 각 샘플 시점에 토크 요청은 관련된 전류 기준으로 변환됩니다. 전류 제어는 PI 기반입니다. 시뮬레이션은 모터 모드와 발전기 모드 모두에서 몇 가지 토크 스텝을 사용합니다. Visualization 서브시스템은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있는 스코프를 포함합니다.

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HESM 속도 제어

이 예제에서는 하이브리드 여자 동기기(HESM) 기반 전기-견인 드라이브에서 각속도를 제어하는 방법을 보여줍니다. 영구 자석과 여자 권선은 HESM을 여자합니다. 고전압 배터리가 제어된 3상 컨버터(고정자 권선의 경우)와 제어된 4사분면 초퍼(회전자 권선의 경우)를 통해 HESM에 전력을 공급합니다. 이상적 토크 소스가 부하를 제공합니다. Control 서브시스템은 멀티레이트 PI 기반 캐스케이드 제어 구조를 포함합니다. 이 제어 구조는 바깥쪽의 각속도 제어 루프 1개와 안쪽의 전류 제어 루프 3개로 이루어집니다. Visualization 서브시스템은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있는 스코프를 포함합니다.

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SM 토크 제어

이 예제에서는 동기기(SM) 기반 전기-견인 드라이브에서 토크를 제어하는 방법을 보여줍니다. 고전압 배터리가 제어된 3상 컨버터(고정자 권선의 경우)와 제어된 4사분면 초퍼(회전자 권선의 경우)를 통해 SM에 전력을 공급합니다. 이상적 각속도 소스가 부하를 제공합니다. Control 서브시스템은 개루프 접근법을 사용하여 토크를 제어하고 폐루프 접근법을 사용하여 전류를 제어합니다. 각 샘플 시점에 토크 요청은 관련된 전류 기준으로 변환됩니다. 전류 제어는 PI 기반입니다. 시뮬레이션은 모터 모드와 발전기 모드 모두에서 몇 가지 토크 스텝을 사용합니다. 작업 스케줄링은 Stateflow® 상태 머신으로 구현됩니다. Visualization 서브시스템은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있는 스코프를 포함합니다.

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SM 속도 제어

이 예제에서는 동기기(SM) 기반 전기-견인 드라이브에서 회전자 각속도를 제어하는 방법을 보여줍니다. 고전압 배터리가 제어된 3상 컨버터(고정자 권선의 경우)와 제어된 4사분면 초퍼(회전자 권선의 경우)를 통해 SM에 전력을 공급합니다. 이상적 토크 소스가 부하를 제공합니다. Control 서브시스템은 바깥쪽의 각속도 제어 루프 1개와 안쪽의 전류 제어 루프 3개를 갖는 멀티레이트 PI 기반 캐스케이드 제어 구조를 포함합니다. Control 서브시스템의 작업 스케줄링은 Stateflow® 상태 머신으로 구현됩니다. Visualization 서브시스템은 시뮬레이션 결과를 확인할 수 있는 스코프를 포함합니다.

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포트

입력

DC — 듀티 사이클

스칼라

듀티 사이클의 범위는 [0,1]입니다.

데이터형: single | double

출력

PWM — PWM 신호

스칼라

펄스 폭 변조 신호입니다.

데이터형: single | double

파라미터

반송파 카운터 — 반송파 카운터 전략

상향 (디폴트 값) | 하향 | 상향-하향

반송파 카운터 전략을 사용하여 PWM 출력의 초기 동작을 변경합니다.

• 상향 카운터 — on 상태 시작 시 PWM 출력이 시작됩니다.

• 하향 카운터 — off 상태 시작 시 PWM 출력이 시작됩니다.

• 상향-하향 카운터 — on 상태의 중간에서 PWM 출력이 시작됩니다.

타이머 시간(s) — PWM 주기

0.001 (디폴트 값) | 양수

PWM 타이머 시간입니다.

반송파 카운터를 상향 카운터 또는 하향 카운터로 설정하면 타이머 시간(s) 파라미터는 $$\frac{1}{f_{sw}}$$로 지정됩니다. 여기서 $$f_{sw}$$는 스위칭 주파수입니다. 반송파 카운터를 상향-하향 카운터로 설정하면 타이머 시간(s) 파라미터는 $$\frac{1}{2f_{sw}}$$로 지정됩니다.

위상 지연(s) — 위상 지연

0 (디폴트 값) | 음이 아닌 숫자

위상 지연(단위: 초)입니다. 카운터의 초기 상태를 변경하려면 위상 지연을 추가합니다.

샘플 시간 — 블록 샘플 시간

5e-5 (디폴트 값) | 양수

블록의 샘플 시간입니다. 연속시간 시뮬레이션의 경우, 0으로 설정합니다. 이산시간 시뮬레이션의 경우, 생성된 신호의 적절한 분해능을 보장하기 위해 Tper/10보다 작거나 같은 양의 값을 지정합니다. 여기서 T_per는 타이머 시간(s)입니다.

확장 기능

C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

버전 내역

R2017b에 개발됨

참고 항목

블록

• PWM Generator (Three-phase, Two-level) | PWM Generator (Three-phase, Three-level) | Thyristor 6-Pulse Generator