PWM控制技术在逆变电路中的应用

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双极性模式PWM逆变电路

电力电子系统计算机仿真题目：双极性模式PWM逆变电路班级：姓名：学号：指导老师：日期：摘要PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。

即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。

PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，现在大量应用的逆变电路中绝大部分都是PWM型逆变电路。

本设计为双极性PWM方式下的单相全桥逆变电路，主要包括双极性SPWM控制信号的发生电路和带反并联二极管的IGBT作为开关器件的单相全桥电路。

设计的重点在于运用MATLAB中的SIMULINK建立电路模型，对电路进行仿真，并对仿真结果进行分析，得出系统参数对输出的影响规律。

关键字：双极性PWM控制逆变电路 SIMULINK仿真目录一、主电路工作原理 (3)1.1 PWM控制技术及SPWM波的生成 (3)1.1.1 PWM控制的基本原理 (3)1.1.2 SPWM法的基本原理 (4)1.1.3规则采样法 (4)1.2 单极性和双极性PWM控制逆变电路分析 (5)1.2.1 单极性PWM控制方式 (6)1.2.2 双极性PWM控制方式 (6)二、MATLAB仿真及结论分析 (7)2.1 建立仿真模型 (7)2.1.1 双极性SPWM控制信号的仿真模型 (7)2.1.2 双极性模式PWM逆变电路仿真模型 (10)2.2 双极性模式PWM逆变电路仿真结果及分析 (13)三、PSIM仿真及结论分析 (20)3.1 建立仿真模型 (20)3.2 仿真结果及分析 (21)四、总结与体会 (26)五、参考文献 (27)一、主电路工作原理1.1 PWM控制技术及SPWM波的生成1.1.1 PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。

即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。

PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。

PWM控制的基本原理

PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。

理论基础：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积。

效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。

低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。

其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。

从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。

脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。

如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。

用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。

图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。

SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。

图3 用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。

PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。

PWM波形可等效的各种波形：直流斩波电路：等效直流波形SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。

随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM 法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。

电力电子技术WM控制技术

图7-8 三相桥式PWM 逆变电路波形
10
7.2.1 计算法和调制法
图7-7 三相桥式PWM 型逆变电路
◆电路工作过程（U相为例）
? 当urU>uc时，上桥臂V1导通，下桥臂V4
关断，则U相相对于直流电源假想中点N' 的
■PWM 控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是 PWM 型逆变电路。
2
7.1 PWM控制的基本原理
■面积等效原理 ◆是PWM 控制技术的重要理论基础。 ◆原理内容：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上
时，其效果基本相同。 ? 冲量即指窄脉冲的面积。 ? 效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。 ? 如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常接近，
◆对于正弦波的负半周，也可以用同样的方
法得到PWM 波形。
◆脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等
效的PWM 波形，也称SPWM （Sinusoidal
PWM ）波形。
■PWM 波形可分为等幅PWM 波和不等幅
图7-3 用PWM 波代替正弦半波
PWM 波两种，由直流电源产生的 PWM 波通常
是等幅PWM 波。
■基于等效面积原理， PWM 波形还可以等效
4
7.2 PWM逆变电路及其控制方法
7.2.1 计算法和调制法 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.3 规则采样法 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析
5
7.2.1 计算法和调制法
■计算法 ◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内
的脉冲数，将PWM 波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算出来，按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM 波形，这种方法称之为计算法。

PWM波的原理和应用

PWM波的原理和应用1. 原理概述脉冲宽度调制（PWM）是一种调制技术，通过调整脉冲信号的宽度来控制输出信号的平均功率。

PWM波的形式类似于脉冲信号，但它的周期固定，只有脉冲宽度发生变化。

PWM波能够利用数字信号来模拟连续的模拟信号，被广泛应用在电力电子领域、自动化控制系统等领域。

2. PWM波的生成方式在数字电路中，PWM波通常通过计数器和比较器来生成。

生成PWM波的基本步骤如下： 1. 设置计数器的初始值。

2. 计数器不断递增，当计数器的值小于比较器的值时，输出逻辑高电平；当计数器的值大于或等于比较器的值时，输出逻辑低电平。

3. 当计数器的值达到设定的周期时，重新设置计数器的初始值。

3. PWM波的应用3.1 电力电子领域PWM波在电力电子领域发挥着重要的作用，常见应用有： - 变频调速控制：将PWM波直接应用在交流电动机上，可以通过改变PWM波的占空比控制电机转速，实现变频调速。

- 逆变器：逆变器中利用PWM波控制电路的开关状态，将直流电源输出转换为交流电源输出。

- 电力转换器：PWM波可以应用在各种电力转换器中，如交流电压调节器、直流电源和电焊机等。

3.2 自动化控制系统PWM波在自动化控制系统中也有广泛的应用，例如： - 数字-模拟转换器（DAC）：PWM波可以通过滤波电路转换为模拟信号，用于输出到模拟设备。

- 舵机控制：舵机通常使用PWM波进行控制，通过改变PWM波的占空比控制舵机转角。

- LED调光：PWM波可以用于控制LED的亮度，通过改变PWM波的占空比来实现亮度调节。

3.3 在音频和视频领域的应用•音频信号处理：PWM波可以模拟模拟音频信号，通过改变PWM波的占空比来实现音频信号的调节，例如音量控制。

•音频放大器：PWM波可以应用在音频放大器中，将输入音频信号转换为PWM波，再通过滤波电路得到模拟音频信号输出。

•数字电视和显示器：PWM波可以用于控制LED背光的亮度，通过改变PWM波的占空比来实现灰度调制。

PWM逆变电路及其控制方法

PWM逆变电路及其控制方法PWM（Pulse Width Modulation）逆变电路是一种通过改变电压或电流波形的占空比来实现电能转换的技术。

它广泛应用于各种电源逆变器、交流电机驱动器、太阳能逆变器、UPS（不间断电源系统）等领域。

本文将介绍PWM逆变电路的基本原理、常见的控制方法以及应用实例。

PWM逆变电路的基本原理是通过将直流电压转换为交流电压，使得输出波形的频率和幅值可以根据需求进行调节。

其核心部件是逆变器，通常由开关元件（如功率开关管）和输出变压器组成。

逆变器通过快速开关开关闭合，产生一系列电压脉冲，然后经过输出变压器将直流电压转换为交流电压。

PWM逆变电路的控制方法有多种，常见的包括：固定频率脉宽调制（Fixed Frequency Pulse Width Modulation，FFPWM）、固定频率电压脉宽调制（Constant Frequency Voltage Pulse Width Modulation，CFVPWM）、固定频率电流脉宽调制（Constant Frequency Current Pulse Width Modulation，CFCPWM）以及多重脉冲脉宽调制（Multiple Pulse Width Modulation，MPWM）等。

固定频率脉宽调制是PWM逆变电路中最简单的控制方法之一，其特点是输出频率和开关频率固定，可以通过调节脉宽来实现输出波形的幅值控制。

固定频率电压脉宽调制在固定频率脉宽调制的基础上增加了电压控制环节，通过反馈控制使输出电压达到设定值。

固定频率电流脉宽调制则在固定频率脉宽调制的基础上增加了电流控制环节，通过反馈控制使输出电流达到设定值。

多重脉冲脉宽调制是在固定频率脉宽调制的基础上引入多个脉冲周期，通过交错控制来改善输出波形的谐波含量。

1.电力电子逆变器：将直流电能转换为交流电能。

通过控制PWM逆变电路的开关元件，可以实现交流电压的频率和幅值的调节，广泛应用于电力系统、电动机驱动器及电力调速系统等。

电力电子技术试题库答案

电力电子技术试题库一、题填空。

1、变流技术也称为电力电子器件的应用技术。

2、电力电子技术诞生于1957 年，是以美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。

3、通常所用的电力有直流和交流两种。

4、1947 年，美国著名的贝尔实验室发明了晶体管。

5、迄今为止，用于制造电力电子器件的半导体材料仍然是硅。

6、在电化学工业中，电解铝、电解实验室等都需要大容量的整流电源。

7、经多年研究，能够制造电力电子器件的新材料，有碳化硅、氮化镓、砷化镓、金刚石等。

8、在磁悬浮列车中，技术是一项关键技术。

9、相位控制方式和斩波控制方式分别简称为相控和斩控。

10、目前，碳化硅二极管以其优越的性能已经获得了广泛的应用。

11、在电气机车中，直流机车采用装置，交流机车采用装置。

12、通常把交流电变成直流电称为整流，而把直流电变成交流电称为逆变。

13、有源逆变和无源逆变的区别仅仅在于变流电路的交流侧是否与电网连接。

14、以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来变频调速已成为主流。

15、电力电子电路的换流方式可分为以下四种：换流、换流、换流、换流。

16、逆变电路根据直流侧电源的性质分类，可以分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。

17、变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。

18、软开关技术解决了电力电子电路中开关损耗和开关噪声问题。

19、电力电子器件按照被控制的程度可分为三类：不可控器件，半控型器件，全控型器件。

20、超导储能是未来的一种储能方式，它需要你强大的直流电源供电。

21、电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化。

22、在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路被称为。

23、在电力电子电路中，器件的开关损耗和开关频率之间呈现线性关系。

24、PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛。

25、器件换流只适用于全控型器件，其余三种方式重要是针对晶闸管而言的。

26、晶闸管电路的主要控制方式是相控方式，而全控型器件电路的主要控制方式是斩控方式。

PWM控制技术

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控制方法即可使电压与频率协调变化.相对于 PAM 法,该方法的优点是简化了电
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路结构,提高了输入端的功率因数,但同时也存在输出电压中除基波外,还包含
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较大的谐波分量。
┊
（2）随机 PWM
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在上世纪 70 年代开始至上世纪 80 年代初,由于当时大功率晶体管主要为双
极性达林顿三极管,载波频率一般不超过 5kHz,电机绕组的电磁噪音及谐波造成
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Amplitude Modulation)控制技术来实现的,其逆变器部分只能输出频率可调的
┊
方波电压而不能调压.等脉宽 PWM 法正是为了克服 PAM 法的这个缺点发展而来的,
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是 PWM 法中最为简单的一种.它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为 PWM 波,
┊
┊
通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当
┊
电流波形，降低电源系统谐波的多重 PWM 技术在大功率变频器中有其独特的优
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势（如 ABB ACS1000 系列和美国 ROBICON 公司的完美无谐波系列等）；而优化 PWM
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所追求的则是实现电流谐波畸变率（THD）最小，电压利用率最高，效率最优，
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及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。
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在 70 年代开始至 80 年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿
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内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频
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率和幅值.该方法的实现有以下几种方案。
┊
（4）等面积法
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┊
该方案实际上就是 SPWM 法原理的直接阐释,用同样数量的等幅不等宽的矩形脉

PWM逆变电路及其控制方法

PWM逆变电路及其控制方法PWM逆变电路是一种将直流电能转换为交流电能的电路。

它通过以一定的频率和变化占空比的脉冲宽度调制信号，使得输入的直流电压经过逆变器变换后，输出成为一定频率和幅值可调的交流电压。

PWM逆变电路主要用于交流传动，太阳能发电系统，UPS等领域。

PWM逆变电路的基本结构包括直流输入电源、逆变器和输出滤波电路。

其中，直流输入电源将直流电压提供给逆变器，逆变器利用PWM技术将直流电压转换为交流电压，输出滤波电路对逆变器输出的脉冲波进行滤波，得到平滑的交流电压输出。

脉宽调制控制是最常用的PWM逆变电路控制方法。

它通过改变逆变器输入脉冲信号的占空比，控制逆变器输出交流电压的幅值。

具体实现方法是利用比较器将一个三角波信号与一个参考电压进行比较，产生一个PWM波形信号。

这个PWM波形信号的脉宽由比较器输出的高低电平确定，通过改变三角波信号的频率和参考电压的大小，可以改变脉冲宽度从而控制逆变器输出电压的幅值。

频率调制控制是通过改变逆变器输入脉冲信号的频率，控制逆变器输出交流电压的频率。

与脉宽调制控制不同，频率调制控制中，逆变器输出的脉冲宽度保持不变。

具体实现方法是通过改变比较器的阈值电压，或者改变三角波信号的频率，从而改变逆变器输出信号的频率。

值得注意的是，PWM逆变电路的控制方法还可以根据需要，对脉宽调制控制和频率调制控制进行组合，以实现更复杂的控制策略。

总结起来，PWM逆变电路是一种将直流电能转换为交流电能的电路，其控制方法主要有脉宽调制控制和频率调制控制两种。

通过调整脉宽和频率，可以实现对逆变器输出交流电压幅值和频率的精确控制。

PWM控制电路

2011-12-22
武汉科技大学信息学院
5
PWM控制技术电力电子技术
7.1 PWM控制的基本原理
等幅PWM波和不等幅PWM波：由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波，如直流斩波电路及本章主要介绍的PWM逆变电路。输入电源是交流，得到不等幅PWM波，斩控式交流调压电路、矩阵式变频电路。基于面积等效原理进行控制，本质是相同的。
特定谐波消去法(Selected Harmonic Elimination PWM—SHEPWM) 这是计算法中一种较有代表性的方法。输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和π），共6个开关时刻可控。
Ud 2
−
Ud 2
特定谐波消去法的输出PWM波形
为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜对称，首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜对称，即
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PWM控制技术电力电子技术计算法
7.2 PWM逆变电路及其控制方法
根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形。繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。调制法输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波。输出波形作调制信号通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波载波。载波等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称。
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PWM控制技术 7.1 PWM控制的基本原理电力电理论基础：子冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上技术时，其效果基本相同；

单相逆变电路的PWM控制设计与研究

单相逆变电路的PWM控制设计与研究
一、什么是PWM控制
PWM（Pulse Width Modulation，即脉宽调制）控制是一种电路控制
方式，它可以通过改变脉冲宽度来调节电压或电流，从而控制电动机的转速、输出功率、驱动器输出功率等等。

二、PWM控制原理
基于PWM控制的单相逆变电路，经过变换后，将电压转换为交流电压
输出，由于它只需要一个单相输入电压，所以它称为单相逆变电路。

PWM
控制的单相逆变电路，由母线电压，振荡电路，反相电路和控制电路四部
分组成。

其中母线电压负责驱动整个逆变电路，振荡电路用于生成PWM信号，而反相电路则可以调整PWM信号的频率，从而影响输出电压的大小；
而控制电路则是控制整个电路的核心，它负责处理PWM信号，控制单相逆
变电路的输出功率。

三、PWM控制的设计
（1）PWM控制电路的设计
PWM控制电路的设计包括三大步骤：
（1）设计PWM信号的编码和产生部分，编码器可以通过改变脉宽来
改变输出电压，从而实现电压的控制；
（2）设计控制电路，控制电路的作用是将控制信号转换为PWM信号，从而控制电路的输出；
（3）设计反馈电路，反馈电路的目的是检测电路的输出，以便根据
实际需要调整PWM的频率，从而实现电机的控制。

PWM基本原理及其应用实例

PWM基本原理及其应用实例PWM基本原理及其应用实例2009-06-26 14:12:02| 分类：嵌入式技术探索| 标签：|字号大中小订阅～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～理论篇（一）原理介绍～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。

1 PWM控制的基本原理理论基础：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积。

效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。

低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

面积等效原理：分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L 电路）上，如图2a所示。

其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。

从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。

脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。

如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。

用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。

用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。

SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。

图3 用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。

PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。

电力电子技术填空题

1、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在_________状态。

当器件的工作频率较高时，_________损耗会成为主要的损耗。

2、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为_____________，当它为常数时的调制方式称为_________调制。

在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为____________调制。

3、面积等效原理指的是，_________相等而_______不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

4、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是_________，单管输出功率最大的是_____________，应用最为广泛的是___________。

5、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即，其承受的最大正向电压为。

6、逆变电路的负载如果接到电源，则称为逆变，如果接到负载，则称为逆变。

7、_________存在二次击穿现象，____________存在擎住现象。

8、功率因数由和这两个因素共同决定的。

9、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是_措施。

10、同一晶闸管，维持电流I H与掣住电流I L在数值大小上有I L_ I H。

11、电力变换通常可分为：、、和。

12、在下图中，_______和________构成降压斩波电路使直流电动机电动运行，工作于第1象限；___和_______构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变成为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于____象限。

13、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管；可关断晶闸管；功率场效应晶体管；绝缘栅双极型晶体管；IGBT是和的复合管。

14、晶闸管对触发脉冲的要求是、和。

15、多个晶闸管相并联时必须考虑的问题，解决的方是。

PWM控制技术 PWM逆变电路及其控制方法

☞在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消，因此通常可以考虑消去5次和7次谐波，根据需要确定基波分量a1的值，
再令a5和a7等于0，就可以建立三个方程，联立可求得1、2和3。
a1
2U d
(1
2 cos 1
2 cos 2
2cos3 )
a5
2U d
5
(1
2cos 51
2cos 52
☞负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有
一段区间为正，一段区间为负。
√在负载电流为正的区间，V1和V4导通时，
uo=Байду номын сангаасd。
√V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0。
√在负载电流为负的区间，仍为V1和V4导通时，
因io为负，故io实际上从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。
√V4关断，V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。
u(wt) an sin nwt
(7-3)
n1,3,5,
式中，an为
an
4
2 u(wt)sin nwtdwt
0
13/60
7.2.1 计算法和调制法
图7-9 特定谐波消去法的输出PWM波形
☞因为图7-9的波形是四分之一周期对称的，所以在一个周期内的12个开关时
刻（不包括0和时刻）中，能够独立控制的只有1、2和3共3个时刻，该波
图7-3 用PWM波代替正弦半波 4/60
7.2.1 计算法和调制法
■计算法 ◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内
的脉冲数，将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算出来，按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形，这种方法称之为计算法。

PWM控制的基本原理与逆变电路控制-精品

☞在ur的正半周，V1保持通态，V2保持
断态。
√当ur>uc时使V4导通，V3关断， uo=Ud。
图8-4 单相桥式PWM逆变电路 u uc ur
√当ur<uc时使V4关断，V3导通， uo=0。
O
wt
☞在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。
uo Ud
uo uof
√当ur<uc时使V3导通，V4关断， uo=-Ud。
PWM控制技术
1 任务8.1 PWM控制的基本原理 2 任务8.2 PWM逆变电路及控制方法 3 4
【项目导读】
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PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电
路的影响也最为深刻，现大量应用的逆变电路，绝大多数都是
采用PWM控制技术，可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变
电路中的应用，才发展得比较成熟，以至确定了它在电力电子
■用PWM波代替正弦半波
◆将正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲宽度
为/N，但幅值顶部是曲线且大小按正弦规律变化
的脉冲序列组成的。
◆把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽
的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波
部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部
分面积（冲量Βιβλιοθήκη 相等，这就是PWM波形。◆对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得
8.2.1计算法和调制法
■计算法 ◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周
期内的脉冲数，将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算出来，按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形，这种方法称之为计算法。
◆计算法是很繁琐的，当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。 ■调制法

大功率逆变电源 PWM 控制技术分析

大功率逆变电源 PWM 控制技术分析摘要:在功率电子学中，逆变电源控制技术是重要一个组成部分，文章基于全桥变换器PWM控制技术分类上，首先对PWM控制技术含义以及在纯硬件PWM法控制充电电流方法中的应用进行了简单分析，然后比较了四种PWM控制技术，并对四种技术的特点和原理做了分析，并根据对电路的要求，发现大功率全桥变换器还是比较适合电流型相移式PWM控制技术的。

关键词:电流型相移式控制；全桥变换器；PWM控制技术引言在电力电子技术中，逆变电源的控制技术也是一个非常重要的部分，其中脉宽调制（PWM）技术不但对电力变压器和输出滤波器的体积进行了减小，同时还使控制补偿网络的设计进行了简化，并且发展为了逆变控制技术的主流。

在等离子体、通信和表面工程领域，逆变电源的应用需求也在不断增加。

其中，变压器式全桥变流器控制技术一般分为四种技术:1电压型移相（PWM）技术、2电流型同步（PWM）技术、3电压型同步（PWM）技术、4电流型移相式（PWM）技术，分析表明，电流型移相式（PWM）技术是电力全桥逆变器较好的控制技术。

1.PWM控制技术含义PWM控制技术也叫做脉冲宽度调制技术，他是先对脉冲先进行调节，然后来获得波形的宽度，并且它的等效原理也是其技术中的重要领域，其中非常典型的是SPWM波形，这种波形就是正弦波的脉冲宽度和等效。

PWM的含义就是打开和关闭输出波形调解。

开关电源通常是一个脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是高频，高效率，高功率密度，高可靠性，然而，由于以高频率的开关状态的开关装置的操作，所以，其本来就是一个比较快速的瞬态电磁干扰源，而且它产生的EIM信号频率范围比较广，同时它具有一定幅度，当这样的电源是在数字装置直接使用，该设备产生的EMI信号将更加激烈和复杂[1]。

2.PWM技术的实际应用2.1在1PWM软件法控制充电电流方法中的应用在PWM软件法控制充电系统电流计算方法中的应用中，它是在不改变PWM信号周期的前提下，然后在利用单片机的PWM端口，来利用软件的方式调整单片机的PWM控制功能以及PWM的占空比，然后来对充电电流进行控制。

PWM是什么

PWM 是什么
PWM 是什幺
PWM 控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值），PWM 控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM 型，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

基本原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形。

也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。

按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

在PWM 波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交-直-交变频器中，PWM 逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。

PWM

O
>
O
> ωt
u
O
ωt
>
若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
6 PWM控制技术控制技术
电力电子技术
对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM 波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：
Ud O -U d
ωt
根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM 波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。
载波比
6.2.2 异步调制和同步调制载波频率fc与调制信号频率fr之比，N= fc / fr
根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况， PWM调制方式分为异步调制同步调制异步调制和同步调制异步调制同步调制。 1）异步调制载波信号和调制信号不同步的调制方式
通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大
U
d
O
-
ωt
U
d
6 PWM控制技术控制技术
电力电子技术
3）PWM波 PWM波
等幅PWM波波
第3章的直流斩波电路 6.2节的PWM逆变电路 6.4节的PWM整流电路
输入电源是恒定直流
不等幅PWM波波不等幅
输入电源是交流或不是恒定的直流
4.1节的斩控式交流调压电路 4.4节的矩阵式变频电路
Ud O
C
V4

PWM控制原理

时，只要按照同一比例系数改变上述脉冲的宽度即可。
根据PWM控制的基本原理，如果给出逆变电路的正弦波输出频率、幅值和一个周期内的脉冲数，PWM波形中各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制开关器件的通断，就可以得到需要的PWM波形。这种方法称之为计算法。与计算法对应的是调试法，即把希望输出的波形作为调制信号，把接受调试的信号作为载波，通过信号波的调制得到所希望的 PWM波形。通常采用等腰三角形或锯齿波作为载波，其中等腰三角形应用最多。因为等腰三角形上任一点的水平宽度和高度成线性关系且左右对称，当它与任何一个平缓变化的调制信号相交时，如果在交点时刻对电力电子器件通断控制，就可以得到宽度正不语信号波幅值的脉冲，这正好符合PWM控制的要求。
TI公司DSC事件管理器产生对称PWM波形的原理与规则采样法2相似，但控制开关器件通断的信号有效性相反，如图2（c）所示。编写程序时将定时器设置为连续增减计数模式，只是注意计算需要填充比较寄存器的数值为开关器件断开的时间间隔而不是开关器件导通的时间间隔。
在采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。冲量是指窄脉冲的面积，效果基本相同是说环节的输出响应波形基本相同。如果把各输出波形用傅里叶变换分析，其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。这种原理称之为面积等效原理，是PWM 控制技术的重要理论基础。
下面分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦波。
图1、SPWM 原理
把图1中的正弦波分成2N 等份，就可以把正弦波看成是由2N 个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于N
，但幅值不相等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲和相应的正弦波部分的中心重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就可以得到如图1所示的脉冲序列，这就是PWM 波形。根据面积等效原理，PWM 波形与正弦波是等效的。像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形，也称SPWM （Sinusoidal PSM ）波形。要改变等效输出正弦波的幅值