电力电子技术模块五——项目11

+5 V 14 RC Q 10
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11 12
PWM+ 4
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C A B CL R Q
PWM+
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SPWM1
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74HC04:A 74HC04:B
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4528
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Um LM311
74HC08:D
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12 11 13
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SPWM2 COM
-1 5
11 12
5
4528
8038
-5
2．单相正弦波脉宽调制SPWM逆变控制电路调试 主电路不接直流电源，打开控制电源开关，并将DJK14挂箱 左侧的钮子开关拨到“测试”位置。 （1）观察正弦调制波信号Ur的波形，测试其频率可调范围， 记录于表5-4中； （2）观察三角载波Uc的波形，测试其频率，记录于表5-4中；
2）接入DJK06给定及实验器件和DJK02上的100mH电感串联 组成的电阻电感性负载，然后将主电路接通由DJK09提供的 直流电源(通过调节交流侧的自藕调压器，使输出直流电压保 持为200V)，由小到大调节正弦调制波信号Ur的频率观测负载 电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）于表5-6中。 (2)带电机负载（选做）。 主电路输出接DJ21-1电阻启动式单相交流异步电动机，启动 前必须先将正弦调制波信号Ur的频率调至最小，然后将主电 路接通由DJK09提供的直流电源，并由小到大调节交流侧的 自藕调压器输出的电压，观察电机的转速变化，并逐步由小 到大调节正弦调制波信号Ur的频率，用示波器观察负载电压 的波形，并用转速表测量电机的转速的变化，并记录于表5-7 中。
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同步调制三相PWM波形
三、Байду номын сангаас目实施 （一）单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路
1．认识单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路 单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路路由主电路、驱动 电路和控制电路三部分组成。 （1）主电路
（2）驱动电路
（3）过电流保护电路
（4）控制电路
+5
7
1 7 8 10 S ADJ T RI W F M BIAS FM SW T IM CAP S IN W S QU W VCC DADJ V OR GND S ADJ DADJ 5 3 3
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（二）PWM变频电路的调制控制方式
在PWM变频电路中，载波频率fc与调制信号频率fr之比称 为载波比，即N=fc/fr。根据载波和调制信号波是否同步， PWM逆变电路有异步调制和同步调制两种控制方式 1．异步调制控制方式 当载波比N不是3的整数倍时，载波与调制信号波就存在不同 步的调制，就是异步调制三相PWM，如fc＝10fr，载波比 N=10，不是3的整数倍。在异步调制控制方式中，通常fc固
电力电子技术
2010年6月
项目十一 变频器逆变电路
【学习目标】 · 熟悉PWM控制的基本原理。 · 掌握脉宽调制（PWM）型逆变电路工作原理。 · 了解脉宽调制（PWM）型逆变电路的控制方式。 · 在小组合作实施项目过程中培养与人合作的精神。 一、项目分析 PWM控制技术是变频技术的核心技术之一，1964年首先把这项 技术应用到交流传动中，上世纪80年代，随着全控型电力电子 器件、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法 的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，为交流传动的推广 应用开辟了新的局面。那么，什么是PWM技术？PWM控制的基 本原理是什么？PWM逆变电路的工作原理是怎样？PWM逆变电 路采用什么样的控制方式？下面来介绍相关知识
定不变，逆变输出电压频率的调节是通过改变fr的大小来实
现的，所以载波比N也随时跟着变化，就难以同步。
2．同步调制控制方式
在三相逆变电路中当载波比N为3的整数倍时，载波与 调制信号波能同步调制。
u u rU uc u rV u rW
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（1）单极性PWM控制方式工作原理
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（2）双极性PWM控制方式工作原理
u ur uc
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2．三相桥式PWM变频电路的工作原理
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（二）三相正弦波脉宽调制SPWM电路调试 1．三相正弦波脉宽调制SPWM波测试 （1）接通DJK13挂件电源，关闭电机开关，调制方式设定在 SPWM方式（将控制部分S、V、P的三个端子都悬空），然 后开启电源开关。 （2）点动“增速”按键，将频率设定在0.5Hz，用示波器在 SPWM部分观测三相正弦波信号（在测试点“2、3、4”）， 观测三角载波信号（在测试点“5”），三相SPWM调制信号 （在测试点“6、7、8”）；再点动“转向”按键，改变转动 方向，观测上述各信号的相位关系变化，记录于表5-8中。 （3）逐渐升高频率，直至到达50Hz处，重复以上的步骤。 （4）将频率设置为0.5Hz~60Hz的范围内改变，在测试点 “2、3、4”中观测正弦波信号的频率和幅值的关系，并记录 于表5-9中。
t O
具体的实例说明“面积等效原理”
冲量相等的各种窄脉冲的 响应波形
u (t)－电压窄脉冲，是电路的输入。 i (t)－输出电流，是电路的响应。
如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
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SPWM波
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SPWM波
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1．单相桥式PWM变频电路工作原理
（三）项目实施标准
（2）带电阻及电阻电感性负载 将DJK14挂箱面板左侧的钮子开关拨到“运行”位置， 将正弦调制波信号Ur的频率调到最小，选择负载种类： 1）将输出接灯泡负载，然后将主电路接通由控制屏左下 侧的直流电源(通过调节单相交流自藕调压器，使整流后 输出直流电压保持为200V)接入主电路，由小到大调节正 弦调制波信号Ur的频率，观测负载电压的波形，记录其 波形参数（幅值、频率）于表5-5中。
2．三相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统调试 （1）三相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统接线
将DJ24电动机与DJK13逆变输出部分连接，电动机接成
三角形，关闭电机开关。将调制方式设定在SPWM方式 （将S、V、P的三端子都悬空）。
（2）三相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统调试
打开挂件电源开关，将运行频率退到零，关闭挂件电源开 关。然后打开电机开关，接通挂件电源，增加频率、降低 频率以及改变转向观测电机的转速变化，记录于表5-10中。
二、相关知识 （一）PWM控制的基本原理
重要理论基础——面积等效原理
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 效果基本相同
f (t) f (t)
窄脉冲的面积
环节的输出响应波形基本相同
f (t) f (t) d (t)
O
t t O t O c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数 a)矩形脉冲 b)三角形脉冲 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
（3）改变正弦调制波信号Ur的频率，再测量三角载波Uc的频
率，判断是同步调制还是异步调制，结果记录于表5-4中； （4）比较“PWM+”，“PWM-” 和“SPWM1”，“SPWM2”
的区别，仔细观测同一相上下两管驱动信号之间的死区延迟
时间。
3．单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路调试 (1)观察SPWM波形 为了便于观察SPWM波，面板上设置了“测试”和“运行” 选择开关，在“测试”状态下，三角载波Uc的频率为180Hz 左右,此时可较清楚地观察到异步调制的SPWM波，通过示 波器可比较清晰地观测SPWM波，但在此状态下不能带载运 行，因载波比N太低，不利于设备的正常运行。在“运行” 状态下，三角载波Uc频率为10kHz左右, 因波形的宽窄快速 变化致使无法用普通示波器观察到SPWM波形，通过带储存 的数字示波器的存储功能也可较清晰地观测SPWM波形。 将DJK14挂箱面板左侧的钮子开关拨到“测试”位置，用示 波器观察测试点波形。