脉宽调制(PWM)技术

现代电力电子及变流技术

第四章脉宽调制(PWM)技术

脉宽调制技术：

按同一比例改变

在u

r 和u

c

交点时刻控制IGBT 的通断

u r 和u

c

的

点时刻

制IGBT 的通断

控制公用三角波载波u

c 三相的调制信号

依次

u c u rW

单相逆变器结构特点

电路结构特征：2个桥臂输出电压：ab ag bg V V V =−结构分析：

�

每个桥臂存在2个开关状态—桥臂上开关通(用S a =1描述)；—桥臂下开关通(用S a =0描述)。�逆变器共有4种开关状态—S a S b ：00，01，10，11。

开关状态与电压的关系

4.5 4.5 SVPWM

SVPWM 的原理及实现结构特点

�

两个桥臂电压V ag 和V bg 分别独立可控——控制存在两个自由度；�由于连接了负载，输出电压V ab 具有唯一性——只有一个自由度。

如何分析两维的桥臂电压和一维

的输出电压之间的联系？

几何分析方法

矢量空间

�

桥臂电压构成两维空间，两个自由度分别

代表两个垂直方向——桥臂电压空间；�输出电压只有一个自由度，构成一维空间 ——输出电压空间。

4.5 4.5 SVPWM

SVPWM 的原理及实现桥臂电压和输出电压的联系

�

采用投影方式建立联系；

�开关状态(00)，(11)形成的两个桥臂电压——对应一个输出电压(0V)。

这一投影具有唯一性

投影关系

ag ab bg 01111V V V V −⎡⎤

⎡⎤⎡⎤=⎢⎥

⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦V 0是零序电压

*11ag 2

2ab 1

1bg 2

2

0*V V V V ⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥−⎣⎦⎣⎦⎣⎦

逆变器控制方法

V 0*为一定范围的任意数

注：

V 0*取常数（如V i ）时，Vag 和Vbg 的驱动波形

可以设计。例：

V ab *取0.5V i ， V 0*取V i

V ag 取0.75V i ， V bg 取0.25V i

a 桥臂上管

b 桥臂下管

b 桥臂上管a 桥臂下管4.5 4.5 SVPWM

SVPWM 的原理及实现V 0*取其他值会怎样？ V 0*有没有一个取值原

则？

4.5 4.5 SVPWM

SVPWM 的原理及实现三相逆变器结构特点

结构特征：3个桥臂

电路特征：()ng ag bg cg 3V V V V =++结构分析：

�

每个桥臂存在2个开关状态—桥臂上开关通(用S a =1描述)；—桥臂下开关通(用S a =0描述)。�逆变器共有8种开关状态，—S a S b ：000，001，010，

011， 100，101，110，111。

结构特点

�

三个桥臂电压V ag 、 V bg 和V cg 分别独立可控——控制存在三个自由度；�由于连接了负载，输出电压V an 、 V bn 和V cn 存在耦合关系——只有两个自由度。

开关状态与桥臂电压的关系

如何分析三维桥臂电压和两维输出电压之间的联系？

几何分析方法

矢量空间

�

桥臂电压构成三维空间，三个自由度分别代表三个垂直方向——桥臂电压空间；

�

输出电压只有两个自由度，构成两维空间——输出电压空间。

4.5 4.5 SVPWM

SVPWM 的原理及实现桥臂电压和输出电压的联系

�采用投影方式建立联系；

�

开关状态(000)，(111)形成的两个桥臂电压——对应一个输出电压矢量点(V an , V bn , V cn )= (0,0,0)。

这一投影具有唯一性

投影关系

4.5 4.5 SVPWM

SVPWM 的原理及实现an ag bn bg cn cg 21111213112V V V V V V ⎡⎤

−−⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=−−⎢⎥

⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥−−⎣⎦⎣⎦⎣⎦

()ng ag bg cg 3

V V V V =++根据实际

情况自动调整投影比例

开关状态与输出电压的关系

解耦投影关系

4.5 4.5 SVPWM

SVPWM 的原理及实现112

2d an 3

3q bn 221110cn 2

2

21203V V V V V V −−⎡⎤⎡⎤

⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=−⎢

⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦

V 0是零序电压

⎤ag

开关状态与电压矢量的关系电压矢量的空间位置

电压

轨迹

三相SVPWM 思想—3号扇区为例4466460

sref TV T V T V T T T T ⎧=+⎪⎨

=++⎪⎩06

64

40

cos30tg60s s s T V V T T V V x T V x βαβ⎧=⎪⎪⎪=+⎨⎪⎪=⎪⎩

4DC DC 6DC 33

223s s s T T

T V V V V T T V

V αββ⎧⎛⎞=−⎪⎜⎟⎪⎝⎠⎨

⎪=⎪⎩

sref V 的合成：

由 、 、 、 合成。0V 6V 4V 7

V 相邻矢量

零矢量

合成构思：T 0为0或7矢量 工作时间

4.5 4.5 SVPWM

SVPWM 的原理及实现