《变频器与伺服驱动技术应用》PPT课件：认识SPWM调制技术及SPWM逆变器

（1）晶闸管（SCR） 属于半控型电力电子器件，在晶闸管的阳极和阴极间加正 向电压，同时在它的门极和阴极间也加正向电压形成触发电流， 使晶闸管导通，一旦导通，门极即失去控制作用。特点是耐压 高，电流大，抗冲击能力强。 （2） 门极可关断晶闸管（GTO） 属于全控型器件，开通和关闭都可以由脉冲实现。无须强 迫换相装置，损耗小，装置效率高，易于实现PWM控制。
载波频率高的结果是电流的谐波成分减小，电流波形十分接 近正弦波，故电磁噪声减小，而电动机的转矩增大。
（3）控制功耗减小
IGBT的驱动电路取用电流极小，几乎不损耗功率。
（4）瞬间停电可以不停机
这是因为IGBT的栅极电流极小，停电后，栅极控制电压衰减 较慢，IGBT不会立即进入放大状态。
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然后再用手指同时触及一下栅极(G)和发射极(E)， 这时IGBT 被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断 IGBT 是好的。
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2.6 逆变电路
以IGBT为逆变器件的逆变电路。其主要特点如下：
（1）载波频率高
大多数变频器的载波频率可在3～15kHz的范围内任意可调。
（2）电流波形大为改善
绝缘栅双极型晶体管IGBT
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（5）智能功率模块 IPM
IPM（Intelligent Power Module），即智能功率模块，不仅把功 率开关器件和驱动电路集成在一起。而且还内部集成有过电压，过电流 和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。它由高速低功耗的 管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故 或使用不当，也可以保证IPM自身不受损坏。IPM一般使用IGBT作为功率 开关元件，内部集成电流传感器及驱动电路的集成结构。IPM以其高可 靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和 各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家 电的一种非常理想的电力电子器件。
重点
电力电子器件（MOS管、IGBT管及IPM）及SPWM调制 技术。
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2.1变频器电压调节方式
变频器对输出波形的调制既要变频，又要变压，变频是 由逆变器完成的。而变压按输出电压调节方式不同，变频器 有PAM、 PWM 和SPWM等多种方式。
PAM 方式--------脉冲幅值调节方式
是通过改变直流侧的电压幅值进行调压的。在变频器中， 逆变器只负责调节输出频率，而输出电压则由相控整流器或直 流斩波器通过调节直流电压去实现。
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PWM 方式--------脉冲宽度调节方式
变频器中的整流器采用不可控的整流二极管整流电路。 变频器的输出电压和输出频率均由逆变器PWM方式调节。PWM 信号作为各晶体管的基极驱动信号控制各晶体管的通断。
SPWM 方式-------正弦脉冲宽度调节方式
它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。 广泛地用于电动机调速和阀门控制，比如电动车电机调速就是 使用这种方式。
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2.2 变频器电压调节方式
调压和调频分别在两 个环节上，由控制电 路进行协调
用可控整流器调压、逆变器调频
在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接 的为集电极(C)
2.5 IGBT判断好坏
将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT 的集电 极(C)，红表笔接IGBT 的发射极(E)，此时万用表的指针 在零位。
用手指同时触及一下栅极(G)和集电极(C)，这时 IGBT 被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向， 并能站住指示在某位置。
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电机驱动与伺服控制 项目二 简易通用型变频器调速系统
安装与调试
任务2 认识SPWM调制技术及 SPWM逆变器
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知识点
电力电子器件（MOS管、IGBT管及IPM）及SPWM调制 技术；
技能点
会识别IGBT管、IPM以及测试是否完好；
（2）实现方法：软件计算、调制
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（3）工作原理 参考信号：振荡器，其频率决定逆变器输出的基波频率。 载波信号：分别与每相参考电压比较后，给出“正”或“负” 的饱和输出。 调节参考信号频率和幅值可平滑调节逆变器输出的基波频率和 幅值。 控制方式 单极式 :正弦波半个周期内每相只有一个开关器件 开通或关断。 双极式: 控制逆变器同一桥臂上下两个开关器件交替通断,处于 互补的工作方式。
智能功率模块 IPM
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2.4 IGBT判断极性
首先将万用表拨在R×1KΩ挡，用万用表测量 时，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表 笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则判断 此极为栅极(G )。
其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无 穷大，调换表笔后测量阻值较小。
晶闸管（SCR）
门极可关断晶闸管（GTO）
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（3）电力晶体管（GTR） 又称双极型晶体管，目前常用的GTR有单管、达林顿管和 GTR模块3大系列。缺点是耐冲击能力较差，易受二次击穿而损 坏。 （4）绝缘栅双极型晶体管IGBT 是场效应管（MOSFET）和电力晶体管（GTR）的产物。当 栅极加正向电压时，IGBT导通；当栅极加负电压时，IGBT关断。
整流环节采用二极管不 可控整流，增设斩波器 进行调压，再用逆变器 调频。
用斩波器调压的交—直—交变频器
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用PWM逆变器，输出电压是一系列脉冲，调节脉 冲宽度就可以调节输出电压值。
用PWM逆变器同时调压调频
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2.3 变压器中的半导体开关器件
2.7 SPWM逆变器的工作原理
（1）期望其输出电压是纯粹的正弦波形，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，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。