电力电子技术第7章-PWM控制技术培训课件

O
wt
-U d
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。
Ud
O -Ud
wt
6
2) 6PW.1M波P形WM控制的基本思想
等幅PWM波
不等幅PWM波
输入电源是恒定直流
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
输入电源是交流或不是 恒定的直流
20V
0V
-20V 0s
5ms
10ms
15ms
20ms
25ms
30ms
所需波形 等效的PWM波
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6.2 PWM逆变电路及其控 制方法
目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技 术。
逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场 合。
本节内容构成了本章的主体。
PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种， 目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电9
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
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6.2.1 计算法和调制法 (2）调制原理
设调制信号ur为正弦波；载波信号uc为三角波。 利用ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
ur正半周，V1保持通，V2保持断。
当 ur>uc 时 使 V4 通 ， V3 断 ， uo=Ud 。
u
uc ur
当 ur<uc 时 使 V4 断 ， V3 通 ， uo=0 。
电力电子技术第7章-PWM控制 技术
6.1 PWM控制的基本思想
1）原冲环重理节量要上相理时等，而论其形基效状础果不基同—的本—窄相面脉同积冲。加等在效具有惯性的
冲量
窄脉冲的面积

效果基本相同
环节的输出响应波形基本相同
f (t)
f (t)
f (t)
f (t)
d (t)
O
tO
tO
tO
t
a)矩形脉冲
b)三角形脉冲 c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数
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
U
O
wt o
ωt
- Ud
7
6.1 PWM控制的基本思想
PWM波大部分是电压波，也有电流波。
PW电M波流可型等逆效变的各电种路波进形行 PWM 控 制 ， 得
到的直就流是斩波电路
直流波形
PSWPWMM电波流波。 正弦波形
等效成其他所需波形，如:
uo
uof uo
Ud
O
wt
-Ud
图6-6 双极性PWM控制方式波形
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u
uc ur
6.2.1
计算法和u 调制u法r uc
O
wt O
wt
uo
uo
Ud
uof
uo
u of
uo
Ud
O
wt O
wt
-Ud
-Ud
图6-5 单极性PWM控制方式波形 图6-5 双极性PWM控制方式波形
对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单 极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断 控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。
6.2 PWM逆变电路及其控 制方法
6.2.1 计算法和调制法
6.2.2 异步调制和同步调制
6.2.3 规则采样法
6.2.4 PWM逆变电路的谐波分析
6.2.5 提高直流电压利用和减少开关次 数
6.2.6 PWM逆变电路的多重化
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6.2.1 计算法和调制法
1）计算法
根据正弦波频率、幅值和半周期内的脉冲数，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。 本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位 变化时，结果都要变化。
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
2
具“体面6的积.1实等例效P说原明理W”M控制的基本思想
a）
b)
图6-2 冲量相等的各 种窄脉冲的响应波形
e (t)－电压窄脉冲， 是电路的输入 。 i (t)－输出电流，是
电路的响应。
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6.1 PWM控制的基
本思想 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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2）调6制.法2.1 计算法和调制法
结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明
(1) 电路工作原理
工作时V1和V2通断互补，V3 和V4通断也互补。 以uo正半周为例，V1通，V2 断，V3和V4交替通断。
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。
负载电流为正的区间，V1和 V4导通时，uo等于Ud 。
在ur的半个周期内，三角波载波不再是单
极性，而是有正有负，所得PWM波也有 u
ur uc
正有负，其幅值只有±Ud两种电平。
ur正负半周，对各开关器件的控制规律相 O
wt
同。
当ur >uc时，给V1和V4导通信号，给V2 和V3关断信号。 如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和 VD4通， uo=Ud 。 当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1 和V4关断信号。 如VDio3<通0，，uVo2=和-UVd3通。，如io>0，VD2和
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4）双6极.2性.P1WM计控制算方法式（和三相调桥逆制变法）
三相的PWM控制 公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、 urV和urW依次相差 120°
图6-7 三相桥式PWM型逆变电路
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u rU
u rV
uc
u
SPWM波 u
O
ω>t
O
ω> t
u
O
ω>t
4
6如.1何用一P系W列M等幅控不等制宽的的脉冲基来本代替思一个想正弦半波
uu
SPWM波 u
OO
ω ω>>tt
O
ω> t
u
O
ω>t
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。
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6.1 PWM控制的基本思想 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
wt
这 样 就 在 负 载 端 得 到 了 SPWM
波形u0。
uo
uo
u上内r负述变半P化W周称M，单波请极只同性在学P单们W个自M控极己制分性析方范表的分。式围示基量。u波o
Ud O
uof wt
-Ud
图6-5 单极性PWM控制方式波形
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6.2.1 计算法和调制法 3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变） 和单极性PWM控制方式对应，也是 在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
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VV41关和6断V.D2时3.续，1流负，载计u电o=算流0 通法过 和调制法
负载电流为负的区间，
V实过1际，和上仍V4有i仍o从u导oV=通DU，1d和。ioV为D负4流，
V和4V关D断1续V3流开，通u后o=，0。io从V3 u电o平总。可得到Ud和零两种
uV通o1断负保，半持u周断o，可，让得V3V-和U2保Vd和4持交零通替两，