本實用新型涉及電力電子
技術領域：
，特別涉及一種利用SPWM控制實現的大功率憶阻器電路。
背景技術：
：憶阻器是由華裔科學家蔡少棠提出的一種具有記憶特性的基本元件，分為磁控憶阻器和荷控憶阻器，其中磁控憶阻器的定義式為：它基本特性為，當輸入正弦波信號時，憶阻器的伏安特性曲線為一個“斜八字”。2008年惠普公司制造出了納米級別的憶阻器，但是該憶阻器主要用于作計算機存儲，而不適用電力電子電路?，F有的憶阻器模型大部分為小功率模型，即由乘法器，運算放大器等器件搭建而成，其功率受到了一定的限制。將開關管與電阻并聯，利用斬波的方式可以改變電阻值，從搭建出一個斬波控制的可變電阻。具體參考張廣益的《斬波式可變電阻器及其應用》。技術實現要素：本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種利用SPWM控制實現的大功率憶阻器電路。本實用新型的目的通過下述技術方案實現：一種利用SPWM控制實現的大功率憶阻器電路，所述電路包括：低通濾波器、可變電阻器、PI控制器和比較放大器，輸入電壓Vin通過第一輸入端和第 二輸入端接入所述大功率憶阻器電路后，與所述低通濾波器的輸入端連接，所述低通濾波器的輸出端與所述可變電阻器連接；輸入電壓Vin經過采樣傳輸給所述PI控制器，所述PI控制器輸出得到調整波Vq后和載波信號Vc經過所述比較放大器進行比較放大后得到脈沖電壓信號Vg，所述脈沖電壓信號Vg控制所述可變電阻器的電阻變化。進一步地，所述低通濾波器包括電感L、電容C和電阻Rc，所述電容C和電阻Rc并聯，然后與電感L的一端串聯；所述第一輸入端與所述電感L的另一端相連，所述第二輸入端與并聯的所述電容C和電阻Rc的另一端相連。進一步地，所述可變電阻器包括電阻Ron、電阻Roff以及晶閘管，所述電阻Roff以及晶閘管并聯后與所述電阻Ron的一端串聯，所述電阻Ron的另一端與所述電感的一端相連，并聯的所述Roff以及晶閘管的另一端與并聯的所述電容C和電阻Rc的另一端相連。進一步地，所述脈沖電壓信號Vg控制所述晶閘管的導通與關斷從而控制所述可變變阻器的電阻變化。進一步地，所述電感L使得輸出電流連續(xù)，所述低通濾波器使得輸出電流與輸入電壓Vin具有相同的相位，并且所述低通濾波使得所述大功率憶阻器電路整體呈現阻性。進一步地，所述PI控制器將輸入電壓Vin進行積分得到磁通變量，所述比較放大器將磁通變量與所述載波信號Vc進行比較，得到SPWM波形的所述脈沖電壓信號Vg。進一步地，所述載波信號Vc為三角載波。進一步地，所述大功率憶阻器電路的憶阻值為上式中，Ron為電阻，Roff為電阻，d(t)為占空比，其中，表示輸入電壓Vin的積分，即磁通；表示磁通和輸入電壓Vin的函數關系。本實用新型相對于現有技術具有如下的優(yōu)點及效果：1、本實用新型利用需要的SPWM波形改變可變電阻器阻值，使其符合憶阻器阻值特性。2、本實用新型使用電阻，電感，電容，晶閘管等功率器件，電路結構簡單，降低了憶阻器模型的成本以及提高了其可靠性，并且理論上可以實現任意等級的功率憶阻器。3、本實用新型利用低通濾波器使得輸出電流連續(xù)，并與輸入電壓具有相同的相位。4、本實用新型相比傳統型，能夠適用各種功率環(huán)境，包括大功率的電路環(huán)境?，F有的憶阻器模型由于受到運放的限制，其功率級別為mW。利用SPWM實現的憶阻器模型因為主電路上沒有運放等器件的限制，原則上功率不受限制。附圖說明圖1為本實用新型中公開的一種利用SPWM控制實現的大功率憶阻器電路的原理圖；圖2為本實用新型中公開的一種利用SPWM控制實現的大功率憶阻器電路的電路圖圖3為本實用新型中控制晶閘管的SPWM波形；圖4為本實用新型中公開的一種利用SPWM控制實現的大功率憶阻器電路的伏安特性曲線。具體實施方式為使本實用新型實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。實施例如圖1，一種利用SPWM和濾波電路實現的大功率憶阻器電路的具體構造為：輸入端第一端(即“1”端)連接電感L的一端，電感L的另一端與電容C的一端，電阻Rc的一端，電阻Ron的一端相連，電阻Ron的另一端與電阻Roff的一端,開關管的一端相連，電阻Roff的另一端與輸入端第二端(即“2”端),電容C的另一端,電阻Rc的另一端，開關管的另一端相連。輸入電壓Vin經過采樣傳輸給PI控制器(比例積分控制器)，然后得到調制波Vq，調制波Vq和載波信號Vc經過比較放大后得到脈沖電壓信號Vg，脈沖電壓信號Vg控制晶閘管的導通與關斷從而控制電阻的變化。如圖2，給出了具體的實例電路圖。給定輸入電壓Vin＝siny式中y＝100t電壓探測器V采樣之后，對其進行積分，經過比例放大并于常數項相加之后，得到V2＝∫Vindt＝cos(100t)設定載波信號為頻率為10^5rad/s的三角波。此時V2與三角波進行比較，得到控制晶閘管通斷的SPWM波形，其占空比為d(t)=1+cosy+Σm=-∞m=∞((-1)m+1*J0(m*π)+1)*sin(m*x)m*x2+Σm=-∞m=∞Σn=-∞n=∞((-1)m+nJn(m*π)cos(m*x+n*y)+(-1)m+n+1Jn(m*π)sin(m*x+n*y)m*π)2]]>對d(t)進行換元以及三角函數的和差化積，可以得到上式中x＝100000t，表示載波信號；表示輸入電壓的積分，即磁通；表示磁通和輸入電壓的函數關系；如圖3所示。通過該SPWM波形，使得與開關并聯的電阻值發(fā)生改變，其電阻值為d(t)Roff，由于電感和電容濾波,所以整個電路的憶阻值為由此可知該電路的阻值是一個跟磁通有關的阻值，符合憶阻器的定義式。其電流與電壓的伏安特性曲線呈現出憶阻器所具有的“斜八字”模型。其伏安特性曲線如圖4所示。綜上所述，本實用新型公開了一種利用SPWM控制實現的大功率憶阻器電路，包括電感L，電容C，電阻Rc，電阻Ron，電阻Roff，晶閘管，PI控制器，比較放大器。電感L使得電流連續(xù)，并與電容C，電阻Rc構成低通濾波器，使得輸入電壓與輸出電流同相位。PI控制器將輸入電壓進行積分得到磁通變量，比較放大器將磁通變量與三角載波進行比較，得到需要的SPWM波形，晶閘管與電阻Roff并聯組成SPWM波形控制的可變電阻器。本實用新型利用SPWM波形改變可變電阻器阻值，使其符合憶阻器阻值特性；使用電阻，電感，電容，晶閘管等功率器件，電路結構簡單，理論上可實現任意等級的功率憶阻器；利用低通濾波器使得輸出電流連續(xù)，并與輸入電壓具有相同的相位。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3