1.2 Классификация видов шим

По числу импульсов в полупериоде (М) ШИМ разделяется на:

• однократную (М=1)

• многократную (М>1).

По длительности импульсных интервалов многократная ШИМ разделяется на:

• равномерную, когда полупериод разделен на четное или нечетное число i импульсных интервалов равной длительности (каждый интервал содержит смежные импульс и нулевую паузу или смежные импульсы прямой и обратной полярностей)

• неравномерную, когда такое разделение отсутствует.

По форме построения (форме модулирующего напряжения) многократная ШИМ разделяется на:

• синусоидальную

• ступенчатую

• трапецеидальную (в частном случае - треугольную).

На рис. 1.3 представлена структура широтно-импульсного модулятора.

Рис. 1.3 Блок-схема широтно-импульсного модулятора. ГОН - генератор опорного напряжения, КН - компаратор напряжения, Vref – опорное, Vin – входное, напряжение

Опорное напряжение изменяется, как правило, по линейному закону. В зависимости от вида опорного напряжения различают одностороннюю и двухстороннюю ШИМ (рис. 1.4)

Рис. 1.4 Виды ШИМ: а) односторонняя, б) двусторонняя

Также существуют ещё два типа модуляции - однополярная и разнополярная ШИМ. В первом случае (рис. 1.5 б) импульсы каждого полупериода имеют одну полярность, и между импульсами напряжение имеет нулевой уровень; во втором (рис. 1.5 в) - в пределах полупериода импульсы имеют чередующуюся полярность.

Рис. 1.5 а) напряжения на входе, б) разнополярная ШИМ, в) однополярная ШИМ

1.3 Качественные отличия разных видов шим

При равномерной ШИМ упрощается по сравнению с неравномерной система управления, однако при неравномерной ШИМ можно исключить большее количество, чем при равномерной, высших гармоник низкого порядка при одинаковом числе импульсов за период.

Однополярная ШИМ, как правило, имеет лучший спектральный состав. Однако двуполярная ШИМ может быть реализована в простейших схемах инверторов (со средней точкой и в полумостовой), а для реализации однополярной ШИМ необходимо использование мостовой схемы или введение в силовой контур дополнительных ключей.[2]

При односторонней ШИМ опорное напряжение Vref представляет собой периодические пилообразные колебания. В этом случае модуляция осуществляется изменением положения только одного фронта импульса.

Для двухсторонней ШИМ требуется треугольное равностороннее опорное напряжение. Двухсторонняя ШИМ обладает более высоким быстродействием, чем односторонняя, поэтому её применяют чаще.

2. Практическая часть

2.1 Задание

Запустить в меню «Пуск» среду MATLAB R2009a. Запустить инструментальное приложение Simulink, нажав на кнопку на главной панели инструментов. Нажать ctrl+N и в открывшемся окне собрать модель (перетягивая соответствующие блоки из библиотеки Simulink), как на рисунке 2.1:

Рис. 2.1 Модель широтно-импульсного модулятора

Открыть окно настроек через меню Simulation/Configutarion parameters и настроить параметры решателя (Solver):

• Type = Variable-step (моделирование аналоговой системы)

• Max step size = 0.00001 (достаточно малый шаг)

Можно вместо источника Repeating Sequence использовать Signal Generator (выбрать в настройках блока режим sawtooth), а вместо Relay математический блок Sign или, например, логический блок Detect Increase. Варианты задания приводятся в таблице 2.1. Задано значение частоты треугольного импульса. Значение частоты синусоидально сигнала выбрать примерно в 3-4 раза ниже. Амплитуды сигналов выбрать самостоятельно, но так, чтобы амплитуда пилообразного сигнала была несколько больше амплитуды синусоидального (для получения неискажённых импульсов на выходе). Увеличить частоту синусоидального напряжения в 2 раза. Привести совмещённые графики.

Таблица 2.1

Варианты заданий для лабораторной работы

№ ва- рианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Часто- та им-пульса, Гц	700	510	1000	350	1750	480	3500	610	910	780