电力电子技术--PWM控制技术 ppt课件

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。
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6.2.1 计算法和调制法
2）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
ppt课件 6-2
第六章 PWM控制技术• 引言
PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得实 现PWM控制变得十分容易。 PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大 提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的 地位。 PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确 定了它在电力电子技术中的重要地位。现在使用的各种逆 变电路都采用了PWM技术，因此，本章和第5章（逆变电 路）相结合，才能使我们对逆变电路有完整地认识。
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6.1 PWM控制的基本思想
1）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
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
第六章 PWM控制技术
引言 6.1 PWM控制的基本原理 6.2 PWM逆变电路及其控制方法 6.3 PWM跟踪控制技术 6.4 PWM整流电路及其控制方法 本章小结
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第六章 PWM控制技术• 引言
PWM (Pulse Width Modulation)控制就是 脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调 制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值)。 第3、4章已涉及到PWM控制，第3章直流斩波电路 采用的就PWM技术；第4章的4.1斩控式调压电路和 4.4矩阵式变频电路都涉及到了。
实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路。
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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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• 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 。
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
ppt课件 6-14
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
• 不等幅PWM波
•
输入电源是交流或不是恒定的直流
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
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6.1 PWM控制的基本思想
2）PWM电流波
电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM 电流波。
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
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6-4
6.1 PWM控制的基本思想
具体的实例说明 “面积等效原理”
a）
b)
图6-2 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。
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6-5
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
uo
uo
ur负半周，请同学们自
Ud
uof
己分析。
O
wt
表示uo的基波分量
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-Ud
图6-5 单极性PWM控制方式波形
6-16
6.2.1 计算法和调制法
3）双极性PWM控制方式（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
• 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
-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
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wt
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6.1 PWM控制的基本思想
•等幅PWM波
•
输入电源是恒定直流
•PWM波可等效的各种波形
•直流斩波电路
直流波形
•SPWM波
正弦波形
–等效成其他所需波形，如:
20V 0V -20V
0s
5ms
10ms
所需波形
15ms
20ms
25ms
等效的PWM波
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30ms
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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
6.2.1 计算法和调制法
2）调制法
➢ V4关断时，负载电流通过V1和 VD3续流，uo=0
➢ 负载电流为负的区间， V1和 V4仍导通，io为负，实际上io 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。
➢ uo总可得到Ud和零两种电平。
➢ uo负半周，让V2保持通，V1保 持断，V3和V4交替通断，uo可 得-Ud和零两种电平。
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图6－4 单相桥式PWM逆变电路
6-15
6.2.1 计算法和调制法
3）单极性PWM控制方式（单相桥逆变）
在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。
u
uc ur
• 当ur>uc时使V4通，
V3断，uo=Ud 。
O
wt
• 当ur<uc时使V4断，
V3通，uo=0 。
两种电平。
同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻 u 控制器件的通断。
u
SPWM波 u
O
ω>t
O
ω> t
u
O
ω>t
ppt课件 6-6
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
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。
ppt课件 6-7
6.1 PWM控制的基本思想