PWM变频控制技术
PWM型变频器的基本控制方式
PWM型变频器的基本控制方式通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。
异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。
PWM型变频器一般采用电压型逆变器。
根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。
(1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。
中间环节是滤波电容器。
图2-3 变幅PWM型变频器晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。
逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。
图3-4所示是另一种直流电压可调的PW M变频电路。
它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。
分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。
图2-4 利用斩波器的变频电路图以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。
另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。
(2)恒幅PWM型变频器恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。
逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。
变频器PWM技术
变频器PWM技术在现代工业领域，变频器已成为不可或缺的设备，广泛应用于电机控制、能源管理等方面。
而在变频器中，PWM（Pulse Width Modulation）技术被广泛采用，为电机提供高效的控制和调节。
一、PWM技术的基本原理PWM技术是通过控制电源的开关时间来控制输出电平的技术。
其基本原理是将一个周期性的脉冲信号，通过调整脉冲的占空比来控制输出电压的大小。
通过PWM技术可以有效地控制电机的转速、电压和电流，实现精确的电机控制。
二、PWM技术的优势1. 精确控制：PWM技术可以通过调整脉冲的占空比来控制输出电压的大小，从而精确控制电机的转速和输出功率。
2. 高效能耗：PWM技术能够实现电能调节，通过快速切换电源的开关状态，在减小功耗的同时提高电源利用率。
3. 噪声低：PWM技术可以通过合理的调整频率和脉冲宽度来减小电机工作时的噪声，并提高整个系统的运行稳定性。
4. 可靠性强：通过PWM技术，可以将输入电源的频率和电压转换为适合电机工作的频率和电压，提高整个系统的可靠性和稳定性。
三、PWM技术的应用场景1. 变频驱动：PWM技术被广泛应用于电机变频驱动系统，如空调、洗衣机、风扇等家电产品。
通过PWM技术可以实现电机转速调节和能量管理，提高产品效率和性能。
2. 能源管理：PWM技术可以应用于太阳能发电、风能发电等能源管理系统中。
通过PWM技术可以实现对电能的有效调节和利用，提高能源利用率和系统的稳定性。
3. 电力电子：PWM技术在电力电子领域也有广泛的应用，如电力变换器、逆变器和交流传动等。
通过PWM技术可以实现对电能的高效转换和控制，提高电力系统的稳定性和运行效率。
四、PWM技术的未来发展随着科学技术的不断进步，PWM技术也在不断创新和发展。
未来，PWM技术有望在以下方面取得更多的突破：1. 高频调制：通过提高PWM技术的调制频率，可实现更高精度的电气调节和响应速度。
2. 多级逆变器：多级PWM逆变器可以实现对电能质量更精细的调控，并提高系统的可靠性和效率。
变频器的核心技术探究
变频器的核心技术探究现代工业中，变频器是一种被广泛应用的电力设备，它通过改变电源频率来控制电机的转速。
变频器的核心技术对于其性能和功能起着决定性的作用。
本文将深入探究变频器的核心技术，包括PWM技术、电力电子元器件和控制算法等方面。
一、PWM技术脉宽调制（PWM）技术是变频器的关键技术之一。
PWM技术基于调制信号的占空比来调节输出电流的大小和频率。
在变频器中，它用于将直流电源转换成交流电源，并通过改变PWM信号的占空比来控制输出电流的大小和频率。
PWM技术具有以下优点：高效能、调速范围广、输出电流平稳等。
二、电力电子元器件电力电子元器件是变频器的另一个核心技术。
主要包括IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和二极管等。
IGBT是目前应用最广泛的功率开关元器件，它具有高电流密度、低导通压降和快速开关速度等优点，适用于高频率开关。
MOSFET具有开关速度快、不易失真和适应高电压环境等优点。
而二极管则用于整流电流，防止逆流损耗。
三、控制算法控制算法是实现变频器功能的重要手段。
目前，常用的控制算法包括V/F控制、矢量控制和直接转矩控制等。
V/F控制是一种简单而常用的控制方式，它通过控制电源电压与频率的比值，来控制电机的转速。
矢量控制是一种较为精确的控制方式，它通过测量转子位置、速度和电流等参数，实现对电机转矩和转速的精确控制。
直接转矩控制则是一种更先进的控制方式，它通过测量和控制电机的磁场和电流，能够实现更高精度的转矩和转速控制。
综上所述，变频器的核心技术主要包括PWM技术、电力电子元器件和控制算法。
这些技术的应用和发展，使得变频器在工业自动化领域发挥着越来越重要的作用。
随着科技的不断进步，相信变频器的核心技术将会不断创新和完善，为工业生产带来更大的效益和提升。
变频调速选用课件第三章-PWM控制技术
通过改变PWM信号的占空比，可以调节交流电机输入电压的有 效值，从而实现电机的调速。
交流电机方向控制
通过改变PWM信号的相位，可以改变电机输入电压的相位，从 而控制电机的旋转方向。
交流电机启动与制动
通过PWM信号的频率和占空比的调节，可以实现电机的平滑启 动、制动和停止。
PWM控制在步进电机控PWM控制原理 • PWM控制器设计 • PWM控制技术在电机控制中的应用 • PWM控制技术的实验与实现
01
PWM控制技术概述
PWM控制技术的定义
PWM（脉宽调制）控制技术是 一种通过调节脉冲宽度来控制输 出电压或电流的数字信号处理技
术。
在PWM控制中，脉冲的宽度被 调制，以产生可变的占空比，进
测试PWM信号
通过示波器等工具，测试PWM信号 的波形是否符合预期。
实现电机控制
将PWM信号接入电机驱动器，通过 调整PWM占空比实现电机的调速控 制。
传感器数据采集
如果实验中涉及到传感器数据采集， 需要编写相应的数据采集程序。
PWM控制技术的实验结果分析
分析PWM波形
通过示波器等工具，分析PWM信号的波形是否稳定、占空比是否 准确。
而控制平均输出电压或电流。
PWM控制技术广泛应用于电机 控制、电源管理、音频处理、通
信等领域。
PWM控制技术的发展历程
1960年代
随着数字信号处理技术的发展 ，PWM控制技术开始出现。
1970年代
随着微电子技术的进步，PWM 控制芯片开始出现，广泛应用 于电机控制领域。
1980年代
随着计算机技术的普及，PWM 控制算法开始被广泛应用于电 源管理、音频处理等领域。
步进电机步进控制
第6章 PWM控制技术
6-22
10、换流（换相）方式的分类。 11、单相半桥电压型逆变电路的电路图，波形，及工作原理。 12、单相全桥电压型逆变电路的电路图，波形，及工作原理。（非移相调压 方式）。 13、单相桥式电流型逆变电路的电路图，及其对负载的要求。 14、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中 没有反馈二极管？ 15、PWM控制的基本原理。 16、同步调制，异步调制、分段同步调制的原理。
uo总可得到Ud和零两 种电平。
uo负半周，让V2保持 通，V1 ，V4保持断， 只控制V3。uo可得-Ud 和零两种电平。
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
6-11
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。
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。
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 正有负，其幅值只有±Ud两种电平。
u ur uc
ur正负半周，对各开关器件的控制规律相 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V3导通信号，给V1 和V4关断信号。 如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和 VD3通，uo=-Ud 。
6-14
6.2.1 计算法和调制法
4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）
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
pwm变频调速及软开关电力变换技术
pwm变频调速及软开关电力变换技术[pwm变频调速及软开关电力变换技术]1. 引言在现代工业和电力系统中，pwm变频调速及软开关电力变换技术已经成为一种常见的技术应用。
它们在提高能源利用率、降低能源消耗和减少对环境的影响等方面具有重要作用。
本文将深入探讨pwm变频调速及软开关电力变换技术的原理、应用及未来发展趋势。
2. pwm变频调速技术的原理和应用2.1 什么是pwm变频调速技术pwm（Pulse Width Modulation）变频调速技术是一种通过控制电机输入的脉冲宽度来实现对电机转速的调节的技术。
它通过改变电机输入的频率和电压，使电机能够以不同的速度运行，从而满足不同工况下的需求。
2.2 pwm变频调速技术的应用pwm变频调速技术广泛应用于工业生产中的电机驱动系统、风力发电系统、水泵系统、压缩机系统等领域。
通过pwm变频调速技术，能够实现电机的精确控制和高效运行，从而提高设备的稳定性和工作效率。
3. 软开关电力变换技术的原理和应用3.1 什么是软开关电力变换技术软开关电力变换技术是一种通过对电力开关管进行控制，减少开关过程中电流和电压的突变，以减小开关损耗的技术。
它通过改善开关过程中的电压和电流波形，降低开关损耗和提高电力变换效率。
3.2 软开关电力变换技术的应用软开关电力变换技术在直流变换器、逆变器、变频器以及电力系统中的高压开关设备中得到广泛应用。
通过软开关电力变换技术，能够减少电力设备的能量损耗，提高系统的可靠性和稳定性。
4. pwm变频调速及软开关电力变换技术的未来发展趋势4.1 高性能功率模块的发展未来，随着高性能功率模块的不断发展，将能够提高pwm变频调速及软开关电力变换技术的性能和效率，满足更多复杂工况下的电力需求。
4.2 电力电子器件的集成化和智能化随着电力电子器件的集成化和智能化，pwm变频调速及软开关电力变换技术将更加灵活和智能化，能够更好地适应不同工况下的需求。
5. 总结和回顾pwm变频调速及软开关电力变换技术作为当前电力系统中重要的技术应用，具有重要的意义。
第6章PWM技术
由电机学，三相对称正 弦供电时: 总向量恒幅恒速旋转 (电)角速度：w 2f s 代表空间正弦分布且圆 转磁场，u s、es、is 是引用量
26
• 三相交流的空间向量
n=0:15;x=2*pi*n/16;a=2*pi/3;
v=cos(x)+cos(x+a)*exp(j*a) +cos(x-a)*exp(-j*a); plot(v)
16
除计算法和调制法外，还有 空间向量法 跟踪控制方法
17
6.2.2 异步调制和同步调制
载波比N = fc / fo----模拟uo一个周波的脉冲数 1） 异步调制----fc不变， N随fo变 载波与调制波不同步 N常≠整数 对称性差。 当fo较低时，N大------低频性能好。
当fo增高时，N小------高频差
u
ω1
u2Tc
32
空间矢量磁链控制 SVPWM
其它区域也有相应控制规则
SVPWM用电压向量u控制Ψ 沿折线围线,并走走停停逼近圆 开关频率越高,线元usTc越短 Ψ圆越准
33
空间矢量磁链控制 SVPWM
三电平逆变器 电压向量us更多 按ΔΨ=Ψ* - Ψ --用最佳us控制 Ψ圆更准
34
SVPWM波形特点
31
空间矢量磁链控制 SVPWM
--仿闭环控制算法 控制方程ΔΨs “=” usTc 按Ψ转向超前90度建u参考轴 u2 用u轴前后电压向量控制Ψ 例如图 矢量 作用 应用条件 u1 u1 正转增幅 Ψ滞后欠幅 u2 正转减幅 滞后超幅 u7,8 停转等待 超前 Ψ 例:Ψ滞后欠幅,用u1 u1Tc Ψ滞后超幅,用u2 Ψ超前,用u7,8 注”相邻原则”:u1u8; u2u7;可减少开关动作
PWM型变频器的基本控制方式
PWM型变频器的基本控制方式通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。
异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。
PWM型变频器一般采用电压型逆变器。
根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。
(1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。
中间环节是滤波电容器。
图2-3 变幅PWM型变频器晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。
逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。
图3-4所示是另一种直流电压可调的PWM变频电路。
它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。
分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。
图2-4 利用斩波器的变频电路图以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。
另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。
(2)恒幅PWM型变频器恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。
逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。
此系统是目前使用较普遍的一种变频系统，其主电路简单，只要配上简单的控制电路即可。
它具有下列主要优点：1）简化了主电路和控制电路的结构。
脉宽调制(PWM)控制技术变频器
延 长设 备 的使 用寿 命 ，可使 电动 机软 起动 、 软 停止 ， 避 免 对机 械 的 冲击 ，所 以延长设 备 的使 用寿命 。 降低噪 音， 按 负载 的大小调 节转速 ， 可 以降 低机械 和风机 等 的
噪声。
Ｉ ／ ０土 控制 器 山 ＣＰ Ｕ及 外 … ｌ 乜 路够 成 ． 小＿ 身就 是 …台 计算 脉 宽调制 （ Ｐ ＷＭ ） 控 制技 术 变频 器 机， 与Ｐ Ｃ 联机 ， 可 以使 Ｈ ｊ 高 级 ． ’ ； ’ 编 程 及调 试 ， 进 行 灾 时 的操 作， 彳 丁 的其 内部 设彳 丁 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ， 并 没彳 丁 彳 『 父 程序 控制 指令 ， 一ｌ ｉ ｉ ． 文献 标识码 ： Ａ
脉宽调制（ Ｐ ＷＭ） 控制技木变频器
口
摘 要
王文惠
孙国平
干 传 东
现代 步 进 电动机 控制 电路有 两． ｆ ｆ ｝ ｒ 类型， 。 类 是适 川 个 人
能 源是 目前世 界 紧缺性 问题 ， 电力 紧缺 是 目 计算 机 （ Ｐ Ｃ ） 控制 的 ， 指 令及 控制 信 号通 过 ｝ 行 接 ｎ化 送 ， 也 可 前 我 国一 大现 实问题 。使用 变频 器后 ， 可节电４ ９ ％。
革， 交 流 稠速 传动 猛 发 展 ， Ｉ 乜器ｆ 动 交 流化 的新 时 代 已经
剑来。
交流Ｌ ｕ 动 机 与立 流 电动 机 ｌ 比， 仃结够 简 单 、 ＾ 牢 同、 成 小低 廉等许多点， 缺 点是 Ｉ 周 速 难 、 现存 ， ｆ 电力 电子 技术 以解 决
了 交流 电动机 调述 ¨迦 ， 交流 Ｌ ｚ 机 调述 化 动 已 － Ｉ 土 导地 位 。
以通 过 计算 机 卜 装程 序 后脱 机运 ｝ ： ． 这 炎 控制 电路 称为 Ｉ ／ ０ 土 控制 器． 另… 类 适刚 ］ 可编 程序 控 制器 （ Ｐ Ｌ Ｃ ） 或 单 机 控 制 、 指
脉冲宽度调制(PWM)和正弦波脉宽调制(SPWM)变频技术简介
变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。
在实际应用中，变频器是变频技术的核心装置，而脉冲宽度调制（PWM）技术和正弦波脉宽调制（SPWM）技术是实现变频器控制的重要手段。
什么是PWM调制技术PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度，实现对输出电压的调节。
在变频技术中，PWM被广泛应用于变频器中，以控制电动机的速度和转矩输出。
通过改变脉冲信号的占空比（脉冲宽度与周期之比），可以实现对电动机的精确控制。
当需要增大输出电压时，增加脉冲信号的宽度；当需要减小输出电压时，减小脉冲信号的宽度。
这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。
同时，PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点，被广泛应用于各种电力控制系统中。
PWM调制波形如图1所示：图1PWM调制波形PWM技术具有以下优点：高效性：由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率，因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。
通过减小电机额定电压，PWM技术可以降低电机的功耗，提高整体效率。
精确控制：PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。
通过微调脉冲宽度和周期，可以实现对电机转速和扭矩的精确调节，满足不同应用的需求。
减少机械冲击：PWM技术可以实现电机的软启动和软停止，减少了机械系统的冲击和磨损，延长了设备的使用寿命。
尽管PWM技术具有许多优点，但也存在一些局限性：谐波问题：PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分，可能对电力网络和其他设备造成干扰。
为了减少谐波，需要采取滤波和抑制措施，增加了系统的复杂性和成本。
开关损耗：PWM技术使用高频开关装置，开关的频繁操作会产生开关损耗。
这些损耗会转化为热能，需要适当的散热系统来冷却电路。
EMI干扰：由于高频开关操作，PWM技术可能会产生电磁干扰（EMI），对周围的电子设备和无线通信系统造成干扰。
变频器原理及pwm
变频器原理及pwm
变频器原理及PWM
变频器是一种电力调节电气装置，用于将交流电源转换为可调节频率和电压的交流电源。
其原理是通过PWM（脉宽调制）技术来控制输出的电压和频率。
PWM是一种控制技术，在变频器中广泛应用。
它通过改变电源的脉冲宽度来控制输出电压和频率的大小。
具体来说，PWM将电源的直流电压转换为固定幅值的方波，并通过控制方波的脉冲宽度来调节电压大小。
通过调整PWM的频率，可以实现对输出电源频率的调控。
变频器中的 PWM 电路由控制器、比较器和开关器件组成。
控制器根据输入的控制信号生成特定的PWM脉冲，比较器则将控制信号与反馈信号进行比较，确定脉冲的宽度。
开关器件根据脉冲的宽度来控制输出电压的大小。
通过不断调节 PWM 的脉冲宽度和频率，可以实现对输出电压和频率的精确控制。
变频器利用PWM的原理，可以将输入电源的频率和电压进行变换，从而实现对电动机等负载的运行进行控制。
通过调节变频器的输出频率和电压，可以实现对电动机的转速和负载的控制。
总的来说，变频器通过PWM技术实现对输出交流电源电压和频率的调节，从而实现对电动机等负载的精确控制。
电力电子技术PWM控制技术
7.2.2 异步调制和同步调制
u
c
u
rU
u
rV
u
rW
u
u
UN'
u
VN'
O
t
t
t
t
O
O
O
u
WN'
2
U
d
-
2
U
d
图7-10 同步调制三相PWM波形
■同步调制 ◆载波比N等于常数并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制 ◆fr变化时载波比N不变信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的脉冲相位也是固定的 ◆在三相PWM逆变电路中通常公用一个三角波载波为了使三相输出波形严格对称和一相的PWM波正负半周镜对称取N为3的整数倍且为奇数 ◆当逆变电路输出频率很低时同步调制时的fc也很低fc过低时由调制带来的谐波不易滤除当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声；当逆变电路输出频率很高时同步调制时的fc会过高使开关器件难以承受
这样可以消去两种特定频率的谐波对于给定的基波幅值a1求解上述方程可得一组1、2和3基波幅值a1改变时1、2和3也相应地改变
7-5
7.2.2 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称为载波比根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况PWM调制方式可分为异步调制和同步调制两种 ■异步调制 ◆载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制 ◆通常保持载波频率fc固定不变因而当信号波频率fr变化时载波比N是变化的 ◆在信号波的半个周期内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PWM波形接近正弦波 ◆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输出PWM波和正弦波的差异变大对于三相PWM型逆变电路来说三相输出的对称性也变差 ◆在采用异步调制方式时希望采用较高的载波频率以使在信号波频率较高时仍能保持较大的载波比
pwm控制的工作原理
pwm控制的工作原理
PWM（脉宽调制）是一种控制信号的技术，它通过控制信号
的脉冲宽度的长短来实现对输出信号的调节。
PWM常用于控
制电机的速度、改变LED的亮度等电子设备中。
PWM的工作原理是根据输出信号的周期和脉冲宽度比例来控
制电路的开关状态。
具体步骤如下：
1. 设定周期：首先确定输出信号的周期，即一个完整的脉冲周期的时间。
2. 设定脉冲宽度：根据需要调节输出信号的幅度，即控制电路的开关状态的时间。
3. 脉冲生成：利用计时器或特殊的PWM芯片，根据设定的周
期和脉冲宽度来生成PWM信号。
4. 输出控制：将PWM信号通过电流放大器等电路输出给目标
设备，实现对设备的控制。
在PWM信号中，脉冲宽度占整个周期的比例决定了输出信号
的强度或工作状态。
脉冲宽度比例越大，输出信号越强；脉冲宽度比例越小，输出信号越弱。
优点是PWM控制方式可以实现模拟信号的输出，而不需要使
用模数转换器。
另外，由于脉冲宽度的变化可以通过改变开关频率来实现，因此PWM可以很好地适应不同频率范围的应用。
总之，PWM控制的工作原理是根据周期和脉冲宽度比例来控制输出信号的强度或工作状态，通过改变脉冲宽度比例来实现对电子设备的精确控制。
第7章 PWM控制技术
《电力电子技术》 电力电子技术》
第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.2.1 计算法和调制法
4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变） 三相桥逆变）
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7-7 三相桥式PWM型逆变电路
《电力电子技术》 电力电子技术》
《电力电子技术》 电力电子技术》
第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想
1）重要理论基础——面积等效原理 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 冲量 环节上时，其效果基本相同 效果基本相同。 效果基本相同 冲量 效果基本相同
f (t) f (t)
u uc ur
O
ωt
uo Ud
uo u of
O -U d
ωt
表示uo的基波分量
图7-5 单极性PWM控制方式波形
《电力电子技术》 电力电子技术》
3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变） （单相桥逆变） 在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
在ur的半个周期内，三角波载波有正有负， 所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud ± 两种电平。 同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻 控制器件的通断。
Ud O -U d
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想
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。
U
d
O
-
ωt
U
d
《电力电子技术》 电力电子技术》
第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想
变频器PWM调制
变频器PWM调制PWM（脉宽调制）技术是现代电力电子的重要应用之一，广泛用于变频器（频率变换器）中。
变频器是一种将电源投入负载的电力调节装置，常用于控制交流电机的转速和扭矩。
而PWM调制则是变频器中用作控制电机转速的关键技术。
一、概述在传统电机控制系统中，恒频运行是主流。
也就是说，电机的供电频率和转速是固定的。
然而，随着需求的不断增加，对电机的精确控制提出了新的要求。
在某些应用领域，需要电机能够实现宽范围的速度调节，以满足不同工况的需求。
二、PWM调制原理PWM调制技术通过改变电源信号的占空比来控制电机的转速。
在PWM调制中，周期固定，脉宽（占空比）可变。
占空比是指高电平信号的持续时间与一个周期的比值。
通过改变占空比，可以使电机的平均电压与频率发生变化，从而控制电机的转速与扭矩输出。
三、PWM调制实现PWM调制技术可以通过不同的方法来实现。
下面介绍两种常见的PWM调制实现方式：1. 脉冲频率调制（PFM）脉冲频率调制是一种基于周期的PWM调制方法。
在该方法中，周期固定，脉冲的频率会根据控制信号的变化而改变。
当控制信号的幅值增加时，脉冲频率也随之增加，从而增加了电机的输出速度。
2. 脉冲宽度调制（PWM）脉冲宽度调制是一种基于脉冲宽度的PWM调制方法。
在该方法中，周期固定，脉冲的宽度会根据控制信号的变化而改变。
当控制信号的幅值增加时，脉冲宽度也随之增加，从而增加了电机的输出速度。
四、PWM调制的优势PWM调制技术相较于传统的调速方式具有以下优势：1. 高效性：PWM调制技术可以实现电机的高效运行，减少了能量的损耗。
2. 精确性：PWM调制技术提供了更加精确的转速控制，可以满足不同工况下的需求。
3. 可靠性：PWM调制技术使电机的负载特性变得更加平滑，提高了系统的稳定性和可靠性。
五、应用领域PWM调制技术广泛应用于各种领域，包括工业控制、航空航天、交通运输等。
在工业控制中，PWM调制技术被广泛应用于电机驱动系统，用于控制电机的转速和扭矩输出。
变频器的PWM控制技术
变频器的PWM控制技术变频器是一种能够改变交流电电源的频率，从而控制电机转速的电力设备。
变频器广泛应用于工业、农业和家庭等各个领域。
在变频器控制电机转速的过程中，PWM控制技术是一种广泛采用的方式。
本文将重点介绍PWM控制技术是如何在变频器中被运用的，以及PWM控制技术的原理、优点和局限性。
一、PWM控制技术在变频器中的应用PWM控制技术是指通过对开关管进行控制，将输入电压分为若干份，控制输出脉冲的宽度及频率，从而改变平均输出电压的一种控制技术。
在变频器系统中，PWM控制技术被应用于直流侧的晶闸管逆变器驱动单元，将直流电能转换为交流电能。
变频器的PWM控制技术能够使得输出的电压波形接近正弦波、减小谐波失真率和电机噪声，从而提高变频器的效率和性能。
PWM控制技术还可以实现变频器对电机的电磁势、电压和电流的全面控制，提高控制系统的可靠性和稳定性。
二、PWM控制技术的原理PWM控制技术的原理是，通过改变开关管导通的时间，控制输出电压的有效值。
在PWM控制技术中，开关管的导通时间被分成一个基本周期，根据控制系统的要求，将基本周期分成若干个等分的时间片，即时序脉冲。
PWM控制方法将时序脉冲的宽度作为控制参数，用以控制输出电压的有效值，从而控制电机的运行状态。
PWM控制技术的输出脉冲和正弦波之间的关系可以通过图1表示。
图1：PWM控制技术的输出脉冲和正弦波之间的关系三、PWM控制技术的优点1.控制性能好PWM控制技术可以根据电机的负载实时调整输出电压的大小，从而达到更好的控制效果，能够满足各种控制系统的需求。
2.效率高PWM控制技术能够将变频器输出的波形近似正弦波，减少失真，提高电机的效率，从而降低电能的损耗。
3.控制精度高PWM控制技术可以实现与电机负载无关的精准控制，能够保持电机的稳定运转。
4.使用寿命长PWM控制技术可以降低电机的噪声和振动，减少机械疲劳，从而延长电机的使用寿命。
四、PWM控制技术的局限性1.调制方式单一PWM调制方式仅能调整输出电压的有效值，不能调整电压的相位，因此无法实现电机的同步启动。
PWM原理
3 PWM变频控制技术3.1 PWM控制技术概述所谓脉宽调制PWM（Pulse Width Modulation）技术是指利用全控型电力电子器件的导通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，实现变压、变频控制并且消除谐波的技术，简称PWM技术。
当然，这对我们来说并不陌生，在前面介绍的交-直-交变压变频电路即是充分利用了这一技术。
我们的毕业设计内容也是得用PWM技术来控制电机。
所以我们有必要充分了解一下PWM技术的原理及它的优点等内容。
在变频调速系统中采用PWM技术不仅能够及时、准确地实现变压变频控制要求，而且更重要的意义是抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量，从而降低或消除了变频调速电动机的转矩脉动，提高了电动机的工作效率，扩大了调速系统的调速范围。
目前，实际工程中主要采用的PWM技术是正弦PWM(SPWM)，这是因为采用这种技术的变频器输出的电压或电流波形接近于正弦波形。
PWM型变频器的主要特点是：（1）主电路只有一个可控的功率环节，开关元件少，控制线路结构得以简化；（2）整流侧使用了不可控整流器，电网功率与逆变输出电压无关，基本上接近于1；（3） VVVF在同一环节实现，与中间储能元件无关，变频器的动态响应加快；（4）通过对PWM控制方式的控制，能有效地抑制或消除低次谐波，实现接近正弦波形的输出交流电压波形。
3.1.1 PWM控制的基本原理PWM控制技术的重要理论基础就是面积等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性环节上时，其效果基本相同。
下面我们分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦波。
把图3-1（a）的正弦半波分成N等分，就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列组成的波形。
这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，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而不是等宽的矩形脉冲的中点和相应正弦波部分面积（冲量）相等，图3.1 PWM波就得到3.1（b）所示的脉冲序列。
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。
变频器pwm控制的基本原理
变频器pwm控制的基本原理变频器（Variable Frequency Drive，简称VFD）是一种能够通过改变电机供电频率来实现对电机转速控制的设备。
其中，PWM （Pulse Width Modulation）脉宽调制技术是变频器实现对电机控制的基本原理。
PWM脉宽调制技术是一种通过改变电压的占空比来实现对电机转速的控制方法。
在PWM控制中，控制器会根据需要的电机转速，通过调整输出信号的占空比来改变电机的输出功率。
占空比即高电平信号的持续时间与一个周期的时间之比。
通过调整占空比，可以改变电机的平均电压，进而控制电机的转速。
实际上，PWM脉宽调制技术是将输入电压转换为一个高频脉冲信号的方法。
这个高频脉冲信号的占空比可以通过改变PWM控制器的输出信号的高电平时间来实现。
在控制器中，通过比较电压参考信号和三角波信号，生成一个高低电平不断变化的PWM信号。
这个PWM信号经过放大后，供给给电机，从而实现电机的转速控制。
PWM脉宽调制技术的优点是能够在不改变电压幅值的情况下，通过改变占空比来控制电机转速。
这种方法可以在电机运行时提供最大的电压和电流，从而提高电机的输出功率。
同时，由于PWM脉冲信号的频率很高，电机会感受不到电压的突变，减少了能源的浪费和电机的损耗。
通过PWM脉宽调制技术，变频器可以实现对电机的精确控制，从而适应不同的工作需求。
在实际应用中，可以通过调节PWM信号的占空比来改变电机的转速，实现电机的正转、反转、加速、减速等操作。
同时，PWM脉宽调制技术还可以实现对电机的过载保护、启动和停止控制，提高了电机系统的可靠性和安全性。
PWM脉宽调制技术作为变频器控制电机转速的基本原理，通过改变电压信号的占空比来实现对电机的精确控制。
这种技术不仅能够提高电机的输出功率，还能适应不同的工作需求，实现多种操作模式。
通过PWM脉宽调制技术，变频器为电机系统的高效运行提供了关键的支持。
pwm变频调速及软开关电力变换技术
pwm变频调速及软开关电力变换技术【原创实用版】目录1.PWM 变频调速技术概述2.PWM 变频调速技术的工作原理3.PWM 变频调速技术的应用领域4.软开关电力变换技术概述5.软开关电力变换技术的工作原理6.软开关电力变换技术的应用领域7.PWM 变频调速及软开关电力变换技术的发展前景正文一、PWM 变频调速技术概述PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）变频调速技术是一种基于数字信号处理的电机调速方法，通过改变脉冲的宽度来调节电机的转速。
该技术具有高效、节能、调速范围宽等优点，在工业生产和民用领域得到了广泛应用。
二、PWM 变频调速技术的工作原理PWM 变频调速技术的核心是采用可编程逻辑控制器（PLC）或微控制器（MCU）产生一定频率和宽度的脉冲信号，通过逆变器将直流电源转换为交流电，驱动电机运行。
通过改变脉冲的宽度，可以实现对电机转速的无级调节。
三、PWM 变频调速技术的应用领域PWM 变频调速技术在许多领域都有广泛应用，如工业生产线、电梯控制系统、家电产品（如空调、洗衣机等）以及电动汽车等。
四、软开关电力变换技术概述软开关电力变换技术是一种基于晶体管或其他半导体器件的开关特性，实现电力电子设备开关过程的优化技术。
与传统的硬开关技术相比，软开关技术具有开关损耗低、电磁干扰小等优点。
五、软开关电力变换技术的工作原理软开关技术通过在开关过程中引入一定的损耗元件，如电感、电容等，使得开关器件的电压和电流波形变得更加平滑，从而降低开关损耗和电磁干扰。
六、软开关电力变换技术的应用领域软开关电力变换技术在电力电子领域有广泛应用，如直流 - 直流变换器、交流 - 直流变换器、逆变器等。
这些设备在工业生产、通信系统、交通运输等领域都发挥着重要作用。
七、PWM 变频调速及软开关电力变换技术的发展前景随着我国经济的快速发展，对节能减排的需求越来越迫切。
PWM 变频调速及软开关电力变换技术具有显著的节能效果，因此具有广阔的发展前景。
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PWM 变频控制技术
变频调速原理
变频器工作原理：变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。
在诸多交流异步电动机调速技术中，如调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速、变频调速等，其中由于变频调速具有的优点：
（1）调速时平滑性好，效率高；
（2）调速范围较大，精度高；
（3）起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显；
（4）易于实现过程自动化；
因此，变频调速技术是当前应用最广泛的一种调速技术。
在中小功率的变频调速系统中使用最多的变压变频调速，简称U/F 控制，相应的变频调速控制器为电压源型变频调速器（VSI ）。
由电机学知识可知异步电动机的转速与电源频率有以下关系： )1(60s p
f n -=
（2-1） 式中：n —电机的转速（r/min ）；
p —磁极对数；
s —转差率（％）；
f —电源频率（Hz ）。
从式（2-1）可以看出，改变电源频率就可以改变电机转速。
另外，根据的电势公式知道，外加电压近似地与频率和磁通的乘积成正比。
即
φf C E U 1≈∝ （2-2） 式中C 1为常数。
因此有：
f U f E =∝φ （2-3）
若外加电压不变，则磁通随频率而改变，如频率下降，磁通会增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。
为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制。
此外，在很多场合为了保持在调速时，电动机产生最大转矩不变，也需要维持磁通不变，这亦由频率和电压协调控制来实现。
通过改变异步电动机的供电频率，从而可以任意调节电机转速,实现平滑的无级调速。
SPWM 模式下交直交变频器工作原理
SPWM 波形就是在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。
当正弦值为最大值时，脉冲的宽度一也最大，而脉冲间的间隔则最小。
反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，如图所示。
这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的谐波成分大为减小，
故称为正弦波脉宽调制.如图所示，等效的原则是每一区间的面积相等，把一个正弦波分作几等份,然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合（如图），这样由几个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波等效，称作SPWM 波形。
同样，正弦波的负半周也用同样的方法与一系列负脉冲波等效。
o
u u
SPWM 波形。