PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种及原理
电力电子技术试卷3份答案
《电力电子技术》试卷1答案一、填空（每空1分，36分）1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT；IGBT是MOSFET和GTR的复合管。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。
5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A。
6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。
7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。
8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。
环流可在电路中加电抗器来限制。
为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。
9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。
（写出四种即可）10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ-四种。
二、判断题,（每题1分，10分）（对√、错×）1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。
（√）2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。
（×）3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。
（×）4、逆变角太大会造成逆变失败。
（×）5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。
（√）6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。
电力电子技术期末考试试题及答案
电力电子技术期末考试试题及答案第1章电力电子器件1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。
3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、_主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。
4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_、_双极型器件_、_复合型器件三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。
6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、_肖特基二极管_。
8.晶闸管的基本工作特性可概括为__正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止。
9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于IH。
10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_小于__Ubo。
12.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
13.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。
15.IGBT的开关速度__小于__电力MOSFET16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。
18.在如下器件：电力二极管（PowerDiode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_GTO、GTR、电力MOSFET、IGBT_；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET_，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO、GTR_，属于复合型电力电子器件得有IGBT_；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET，属于电压驱动的是电力MOSFET、IGBT_，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO、GTR_。
PWM控制原理(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】PWM控制技术主要内容：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析，PWM整流电路。
重点：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。
难点：PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析。
基本要求：掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，了解PWM逆变电路的谐波分析，了解跟踪型PWM逆变电路，了解PWM整流电路。
PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
第3、4章已涉及这方面内容:第3章：直流斩波电路采用，第4章有两处：4.1节斩控式交流调压电路，4.4节矩阵式变频电路。
本章内容PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术，也介绍PWM 整流电路1 PWM控制的基本原理理论基础：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。
冲量指窄脉冲的面积。
效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图6-2a所示。
其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。
从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。
脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。
如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
图6-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。
电力电子技术习题与答案
《电力电子技术》试卷A一、填空（每空1分，36分）1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT 是MOSFET和GTR的复合管。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。
5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A。
6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。
7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。
8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。
环流可在电路中加电抗器来限制。
为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。
9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。
（写出四种即可）10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ- 四种。
二、判断题,（每题1分，10分）（对√、错×）1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。
（√）2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。
（×）3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。
（×）4、逆变角太大会造成逆变失败。
（×）5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。
pwm逆变器工作原理
pwm逆变器工作原理
PWM逆变器是一种电子装置，可以将直流电能转换为交流电能。
它的工作原理是通过不断调节PWM脉宽的方式，将直流电源产生的电压转化为与输入电压频率和幅值相匹配的交流电压。
PWM逆变器一般由交流输出滤波器、PWM控制器和功率开关组成。
首先，直流电源经过稳压电路，提供稳定的电压给PWM控制器。
PWM控制器根据输入的电压和频率信号，控制功率开关的开关时间，生成PWM脉冲信号。
功率开关根据PWM脉冲信号的控制，周期性地开关，将直流电源的电能转换为脉冲形式的交流电能。
最后，交流输出滤波器将脉冲形式的交流电平滑为平稳的交流电信号。
PWM逆变器工作的关键在于PWM控制器的脉冲宽度调节。
当输出电压需要增大时，PWM脉冲的宽度会增大，增加了功率开关导通的时间，从而提高了电压的平均值。
反之，当输出电压需要减小时，PWM脉冲的宽度会缩短，减小了功率开关导通的时间，从而降低了电压的平均值。
通过这种不断调节PWM脉冲宽度的方式，PWM逆变器可以实现对输出交流电压频率和幅值的精确控制。
同时，由于PWM控制器可以高效地控制功率开关的导通与断开，因此PWM逆变器具有高效率、低失真和高可控性等优点，广泛应用于电力转换和调节等领域。
几种PWM控制方法
脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。
它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。
一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。
电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。
许多微控制器内部都包含有PWM控制器。
例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。
占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。
执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期* 在PWM控制寄存器中设置接通时间* 设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚* 启动定时器* 使能PWM控制器PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。
让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。
噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。
电力电子技术平时
电力电子技术平时作业（2020年2月2日，合计37题）一、填空题（12题）1、电力变换通常分为四大类，即交流变直流文库、直流变交流，直流变直流、交流变交流。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高，和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4、逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为__电压型逆变电路_____，当直流侧为电流源时，称此电路为___电流型逆变电路_____。
5、在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称_自然采样法_______，实际应用中，采用___规则采样法_____来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。
6、（1）.普通型单向导通的晶闸管。
该类型的晶闸管工作时,必须由正脉冲信号触发。
（2）.普通型双向导通的晶闸管。
该类型的晶闸管的显著特点是可以正、负脉冲信号触发。
7、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在__ 触发____时刻换流，二极管则在电流电压过零点___时刻换流。
8、过电压产生的原因_ _浪涌电压______、_操作过电压_______，可采取__ 阻容吸收、__ 晒堆___、压敏阻保护。
9、变频电路所采取的换流方式自然换流_、负载换流、强迫换流_____。
10、_、 _开、关时间Ton Toff 、 _。
11、电力变换通常分为四大类，即交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流。
12、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于_ 改变加到负载电路上的直流电压下平均值的一种电力电子器件变流装置。
二、简答题(18题)1.使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
pwm控制的工作原理
pwm控制的工作原理
PWM（Pulse Width Modulation）是一种常用的调节输出信号的方法，其工作原理是通过改变脉冲的宽度来控制输出信号的平均功率。
具体而言，PWM的工作原理是将一个固定频率的方波信号周期性地调节脉冲的宽度，使得脉冲宽度与要输出的模拟信号的幅值成比例。
在一个完整的周期内，脉冲的宽度和高电平的时间段（通常为1）之间相对比例，而低电平的时间段则是不断变化的。
通过改变脉冲的宽度，可以使得脉冲的平均值对应不同的模拟信号幅值。
当脉冲的宽度较窄时，脉冲信号的平均值较小，对应较低的模拟信号幅值；当脉冲的宽度较宽时，脉冲信号的平均值较大，对应较高的模拟信号幅值。
PWM控制的工作原理可以通过使用开关元件如晶体管或MOSFET来实现。
当PWM信号的高电平时间段到来时，开关元件导通，输出电压或电流将传递到负载；当PWM信号的低电平时间段到来时，开关元件截断，负载断开，可通过控制频率和脉宽比来控制输出信号的平均功率。
总之，PWM控制通过不断调节脉冲宽度来实现对输出信号的调节，是一种常用的控制方法，广泛应用于电子电路、电机驱动、灯光调光等领域。
简答题
1、 在晶闸管两端并联R 、C 吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R 的作用是什么？2、单结晶体管的特性曲线可以分为哪几段？如果用一个二极管和两个电阻接成如下方式，请按对单结晶体管特性曲线进行研究的相同做法，设计试验电路，并作出它的Ie-Ue 特性曲线。
1、R 、C 回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率， 动态均压作用。
R 的作用为：使L 、C 形成阻尼振荡，不会产生振 荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。
、 2、单结晶体管特性曲线可分为：截止区、负阻区、饱和导通区。
3、由下面单结晶体管的触发电路图画出各点波形。
1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？3、实现正确触发的同步定相的方法步骤有哪些？1、 直流侧必需外接与直流电流Id 同方向的直流电源E ，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud ，才能提供逆变能量。
逆变器必需工作在β<90º（α>90º）区域，使Ud< 0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。
2、A:触发信号应有足够的功率。
B ：触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
C ：触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。
3、A ：根据不同触发电路与脉冲移相范围的要求，确定同步信号电压us 与对应晶闸管阳极电压之间 的相位关系。
B ：根据整流变压器TS 的接法与钟点数，以电网某线电压作参考矢量，画出整流变压器二次侧也就是晶闸管阳极电压的矢量。
再根据A 确定同步信号U S 与晶闸管阳极电压的相位关系，画出对应的同步相电压矢量和同步线电压的矢量。
C ：根据同步变压器二次线电压矢量位置，定出同步变压器TS 的钟点数和接法。
只需把同步变压器二次电压Usu 、Usv 、Usw 分别接到VT1，VT3，VT5管的触发电路；Us(-U)、Us(-v)、Us(-w)分别接到VT4、VT6、VT2的触发电路，与主电路的各个符号完全对应，即能保证触发脉冲与主电路同步。
pwm控制工作原理
pwm控制工作原理
PWM控制是一种通过调整脉冲宽度比例实现对电路设备的控
制方式。
PWM全称为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)，它的原理是通过周期固定的方波信号，通过调节方波信号的脉冲宽度来控制输出信号的平均电压。
在PWM控制中，方波信号的周期是固定的，通常为几十微秒
到几毫秒不等。
调节脉冲宽度的比例可以控制方波信号高电平的持续时间。
当脉冲宽度较窄时，高电平持续时间较短，输出信号的平均电压就会较低。
当脉冲宽度较宽时，高电平持续时间较长，输出信号的平均电压就会较高。
通过不断改变方波信号的脉冲宽度比例，可以实现对输出信号的精确控制。
例如，在直流电机控制中，可以通过PWM控制
调节电机的转速。
调节PWM占空比，即高电平持续时间与一
个周期的比值，可以使电机运行在不同速度。
PWM控制实现的关键是在周期内通过调节方波信号的脉冲宽
度来改变效果信号的平均电压。
这种控制方式的优点是具有高效率和精确度更高的特点，适用于许多电子设备和控制系统。
电力电子复习题
一、填空（每空1分，36分）1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是MOSFET和GTR的复合管。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。
5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A。
6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。
7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。
8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。
环流可在电路中加电抗器来限制。
为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。
9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。
（写出四种即可）10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ- 四种。
二、判断题,（每题1分，10分）（对√、错×）1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。
（√）2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。
（×）3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。
（×）4、逆变角太大会造成逆变失败。
（×）5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。
（√）6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。
《电力电子技术》试卷3份答案
《电力电子技术》试卷1答案一、填空（每空1分，36分）1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是MOSFET和GTR的复合管。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波? 。
5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A。
6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。
7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。
8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经?逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。
环流可在电路中加电抗器来限制。
为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。
9、常用的过电流保护措施有快速熔断器?、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。
（写出四种即可）10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ- 四种。
二、判断题,（每题1分，10分）（对√、错×）1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。
（√）2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。
（×）3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。
（×）4、逆变角太大会造成逆变失败。
（×）5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。
介绍几种PWM控制方法
介绍几种PWM控制方法控制方法采样控制理论中有一个重要结论: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.PWM控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率.PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现.直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术,微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种PWM控制技术,根据PWM控制技术的特点,到目前为止主要有以下8类方法.1 相电压控制PWM1.1 等脉宽PWM法[1]VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技术来实现的,其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压.等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的,是PWM法中最为简单的一种.它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化.相对于PAM法,该方法的优点是简化了电路结构,提高了输入端的功率因数,但同时也存在输出电压中除基波外,还包含较大的谐波分量.1.2 随机PWM在上世纪70年代开始至上世纪80年代初,由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管,载波频率一般不超过5kHz,电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注.为求得改善,随机PWM方法应运而生.其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声(在线性频率坐标系中,各频率能量分布是均匀的),尽管噪音的总分贝数未变,但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱.正因为如此,即使在IGBT已被广泛应用的今天,对于载波频率必须限制在较低频率的场合,随机PWM仍然有其特殊的价值;另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率,随机PWM技术正是提供了一个分析,解决这种问题的全新思路.1.3 SPWM法SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论: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.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.该方法的实现有以下几种方案.1.3.1 等面积法该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点.1.3.2 硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PWM波形.通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到的就是SPWM波形.其实现方法简单,可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波.但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制.1.3.3 软件生成法由于微机技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易,因此,软件生成法也就应运而生.软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法,其有两种基本算法,即自然采样法和规则采样法.1.3.3.1 自然采样法[2]以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较,在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断,这就是自然采样法.其优点是所得SPWM波形最接近正弦波,但由于三角波与正弦波交点有任意性,脉冲中心在一个周期内不等距,从而脉宽表达式是一个超越方程,计算繁琐,难以实时控制.1.3.3.2 规则采样法[3]规则采样法是一种应用较广的工程实用方法,一般采用三角波作为载波.其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波,再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断,从而实现SPWM法.当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的,这种方法称为对称规则采样.当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称,这种方法称为非对称规则采样.规则采样法是对自然采样法的改进,其主要优点就是是计算简单,便于在线实时运算,其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦.其缺点是直流电压利用率较低,线性控制范围较小.以上两种方法均只适用于同步调制方式中.1.3.4 低次谐波消去法[2]低次谐波消去法是以消去PWM波形中某些主要的低次谐波为目的的方法.其原理是对输出电压波形按傅氏级数展开,表示为u(ωt)=ansinnωt,首先确定基波分量a1的值,再令两个不同的an=0,就可以建立三个方程,联立求解得a1,a2及a3,这样就可以消去两个频率的谐波.该方法虽然可以很好地消除所指定的低次谐波,但是,剩余未消去的较低次谐波的幅值可能会相当大,而且同样存在计算复杂的缺点.该方法同样只适用于同步调制方式中.1.4 梯形波与三角波比较法[2]前面所介绍的各种方法主要是以输出波形尽量接近正弦波为目的,从而忽视了直流电压的利用率,如SPWM法,其直流电压利用率仅为86.6%.因此,为了提高直流电压利用率,提出了一种新的方法--梯形波与三角波比较法.该方法是采用梯形波作为调制信号,三角波为载波,且使两波幅值相等,以两波的交点时刻控制开关器件的通断实现PWM控制.由于当梯形波幅值和三角波幅值相等时,其所含的基波分量幅值已超过了三角波幅值,从而可以有效地提高直流电压利用率.但由于梯形波本身含有低次谐波,所以输出波形中含有5次,7次等低次谐波.2 线电压控制PWM前面所介绍的各种PWM控制方法用于三相逆变电路时,都是对三相输出相电压分别进行控制的,使其输出接近正弦波,但是,对于像三相异步电动机这样的三相无中线对称负载,逆变器输出不必追求相电压接近正弦,而可着眼于使线电压趋于正弦.因此,提出了线电压控制PWM,主要有以下两种方法.2.1 马鞍形波与三角波比较法马鞍形波与三角波比较法也就是谐波注入PWM方式(HIPWM),其原理是在正弦波中加入一定比例的三次谐波,调制信号便呈现出马鞍形,而且幅值明显降低,于是在调制信号的幅值不超过载波幅值的情况下,可以使基波幅值超过三角波幅值,提高了直流电压利用率.在三相无中线系统中,由于三次谐波电流无通路,所以三个线电压和线电流中均不含三次谐波[4].除了可以注入三次谐波以外,还可以注入其他3倍频于正弦波信号的其他波形,这些信号都不会影响线电压.这是因为,经过PWM调制后逆变电路输出的相电压也必然包含相应的3倍频于正弦波信号的谐波,但在合成线电压时,各相电压中的这些谐波将互相抵消,从而使线电压仍为正弦波.2.2 单元脉宽调制法[5]因为,三相对称线电压有Uuv+Uvw+Uwu=0的关系,所以,某一线电压任何时刻都等于另外两个线电压负值之和.现在把一个周期等分为6个区间,每区间60°,对于某一线电压例如Uuv,半个周期两边60°区间用Uuv本身表示,中间60°区间用-(Uvw+Uwu)表示,当将Uvw和Uwu作同样处理时,就可以得到三相线电压波形只有半周内两边60°区间的两种波形形状,并且有正有负.把这样的电压波形作为脉宽调制的参考信号,载波仍用三角波,并把各区间的曲线用直线近似(实践表明,这样做引起的误差不大,完全可行),就可以得到线电压的脉冲波形,该波形是完全对称,且规律性很强,负半周是正半周相应脉冲列的反相,因此,只要半个周期两边60°区间的脉冲列一经确定,线电压的调制脉冲波形就唯一地确定了.这个脉冲并不是开关器件的驱动脉冲信号,但由于已知三相线电压的脉冲工作模式,就可以确定开关器件的驱动脉冲信号了.该方法不仅能抑制较多的低次谐波,还可减小开关损耗和加宽线性控制区,同时还能带来用微机控制的方便,但该方法只适用于异步电动机,应用范围较小.3 电流控制PWM电流控制PWM的基本思想是把希望输出的电流波形作为指令信号,把实际的电流波形作为反馈信号,通过两者瞬时值的比较来决定各开关器件的通断,使实际输出随指令信号的改变而改变.其实现方案主要有以下3种.3.1 滞环比较法[4]这是一种带反馈的PWM控制方式,即每相电流反馈回来与电流给定值经滞环比较器,得出相应桥臂开关器件的开关状态,使得实际电流跟踪给定电流的变化.该方法的优点是电路简单,动态性能好,输出电压不含特定频率的谐波分量.其缺点是开关频率不固定造成较为严重的噪音,和其他方法相比,在同一开关频率下输出电流中所含的谐波较多.3.2 三角波比较法[2]该方法与SPWM法中的三角波比较方式不同,这里是把指令电流与实际输出电流进行比较,求出偏差电流,通过放大器放大后再和三角波进行比较,产生PWM波.此时开关频率一定,因而克服了滞环比较法频率不固定的缺点.但是,这种方式电流响应不如滞环比较法快.3.3 预测电流控制法[6]预测电流控制是在每个调节周期开始时,根据实际电流误差,负载参数及其它负载变量,来预测电流误差矢量趋势,因此,下一个调节周期由PWM产生的电压矢量必将减小所预测的误差.该方法的优点是,若给调节器除误差外更多的信息,则可获得比较快速,准确的响应.目前,这类调节器的局限性是响应速度及过程模型系数参数的准确性.4 空间电压矢量控制PWM [7]空间电压矢量控制PWM(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法.它以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通,由它们的比较结果决定逆变器的开关,形成PWM波形.此法从电动机的角度出发,把逆变器和电机看作一个整体,以内切多边形逼近圆的方式进行控制,使电机获得幅值恒定的圆形磁场(正弦磁通).具体方法又分为磁通开环式和磁通闭环式.磁通开环法用两个非零矢量和一个零矢量合成一个等效的电压矢量,若采样时间足够小,可合成任意电压矢量.此法输出电压比正弦波调制时提高15%,谐波电流有效值之和接近最小.磁通闭环式引入磁通反馈,控制磁通的大小和变化的速度.在比较估算磁通和给定磁通后,根据误差决定产生下一个电压矢量,形成PWM波形.这种方法克服了磁通开环法的不足,解决了电机低速时,定子电阻影响大的问题,减小了电机的脉动和噪音.但由于未引入转矩的调节,系统性能没有得到根本性的改善.5 矢量控制PWM[8]矢量控制也称磁场定向控制,其原理是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia,Ib及Ic,通过三相/二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1及Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1及It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿对直流电动机的控制方法,实现对交流电动机的控制.其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制.通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制.但是,由于转子磁链难以准确观测,以及矢量变换的复杂性,使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果,这是矢量控制技术在实践上的不足.此外.它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制,在这种矢量控制系统中需要配置转子位置或速度传感器,这显然给许多应用场合带来不便.6 直接转矩控制PWM[8]1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论(Direct Torque Control简称DTC).直接转矩控制与矢量控制不同,它不是通过控制电流,磁链等量来间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量来控制,它也不需要解耦电机模型,而是在静止的坐标系中计算电机磁通和转矩的实际值,然后,经磁链和转矩的Band-Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,能方便地实现无速度传感器化,有很快的转矩响应速度和很高的速度及转矩控制精度,并以新颖的控制思想,简洁明了的系统结构,优良的动静态性能得到了迅速发展.但直接转矩控制也存在缺点,如逆变器开关频率的提高有限制.7 非线性控制PWM单周控制法[7]又称积分复位控制(Integration Reset Control,简称IRC),是一种新型非线性控制技术,其基本思想是控制开关占空比,在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例.该技术同时具有调制和控制的双重性,通过复位开关,积分器,触发电路,比较器达到跟踪指令信号的目的.单周控制器由控制器,比较器,积分器及时钟组成,其中控制器可以是RS触发器,其控制原理如图1所示.图中K可以是任何物理开关,也可是其它可转化为开关变量形式的抽象信号.单周控制在控制电路中不需要误差综合,它能在一个周期内自动消除稳态,瞬态误差,使前一周期的误差不会带到下一周期.虽然硬件电路较复杂,但其克服了传统的PWM控制方法的不足,适用于各种脉宽调制软开关逆变器,具有反应快,开关频率恒定,鲁棒性强等优点,此外,单周控制还能优化系统响应,减小畸变和抑制电源干扰,是一种很有前途的控制方法.8 谐振软开关PWM传统的PWM逆变电路中,电力电子开关器件硬开关的工作方式,大的开关电压电流应力以及高的du/dt和di/dt限制了开关器件工作频率的提高,而高频化是电力电子主要发展趋势之一,它能使变换器体积减小,重量减轻,成本下降,性能提高,特别当开关频率在18kHz以上时,噪声将已超过人类听觉范围,使无噪声传动系统成为可能.谐振软开关PWM的基本思想是在常规PWM变换器拓扑的基础上,附加一个谐振网络,谐振网络一般由谐振电感,谐振电容和功率开关组成.开关转换时,谐振网络工作使电力电子器件在开关点上实现软开关过程,谐振过程极短,基本不影响PWM技术的实现.从而既保持了PWM技术的特点,又实现了软开关技术.但由于谐振网络在电路中的存在必然会产生谐振损耗,并使电路受固有问题的影响,从而限制了该方法的应用.9 结语本文较详细地总结了各种PWM控制方法的原理,并简单说明了各种方法的优缺点.PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点.由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一.。
电力电子技术第2至第8章作业答案
第2至第8章作业第2章 电力电子器件1. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流〔脉冲〕。
或：U AK >0且U GK >0。
2. 维持晶闸管导通的条件是什么？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
4. 图1中阴影局部为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
πππ4π4π25π4a)b)c)图1-43图1 晶闸管导电波形7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件？答：〔1〕触发信号应有足够的功率。
〔2〕触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
第3章整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0°和60°时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。
2．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2；③考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
3．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当a=30°时，要求：①作出u d、i d和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2；③考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
电力电子技术复习(判断题答案)解读
电力电子技术复习2012一、选择题（每小题10分,共20分）1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差A度。
A、180°，B、60°， c、360°， D、120°2、α为C度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。
`A，0度， B，60度， C，30度， D，120度，3、晶闸管触发电路中，若改变B的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。
A、同步电压，B、控制电压，C、脉冲变压器变比。
4、可实现有源逆变的电路为A。
A、三相半波可控整流电路，B、三相半控桥整流桥电路，C、单相全控桥接续流二极管电路，D、单相半控桥整流电路。
5、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理A。
A、30º-35º，B、10º-15º，C、0º-10º，D、0º。
6、在下面几种电路中，不能实现有源逆变的电路有哪几种BCDA、三相半波可控整流电路。
B、三相半控整流桥电路。
C、单相全控桥接续流二极管电路。
D、单相半控桥整流电路。
7、在有源逆变电路中，逆变角的移相范围应选为最好。
A、=90º∽180º，B、=35º∽90º，C、=0º∽90º，8、晶闸管整流装置在换相时刻（例如：从U相换到V相时）的输出电压等于C。
A、U相换相时刻电压u U，B、V相换相时刻电压u V，C、等于u U+u V的一半即：9、三相全控整流桥电路，如采用双窄脉冲触发晶闸管时，下图中哪一种双窄脉冲间距相隔角度符合要求。
请选择B。
10、晶闸管触发电路中，若使控制电压U C=0，改变C的大小，可使直流电动机负载电压U d=0，使触发角α=90º。
达到调定移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。
B、同步电压， B、控制电压，C、偏移调正电压。
几种PWM控制方法
几种PWM控制方法引言采样控制理论中有一个重要结论：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。
PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。
直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。
随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM 控制技术获得了空前的发展。
到目前为止，已出现了多种PWM控制技术，根据PWM控制技术的特点，到目前为止主要有以下8类方法。
1 相电压控制PWM1.1 等脉宽PWM法[1]VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM（Pulse Amplitude Modulation）控制技术来实现的，其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压。
等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的，是PWM法中最为简单的一种。
它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。
相对于PAM法，该方法的优点是简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但同时也存在输出电压中除基波外，还包含较大的谐波分量。
1.2 随机PWM在上世纪70年代开始至上世纪80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般不超过5kHz，电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注。
SPWM逆变原理及控制方法
确定a1的值，再令两个 不同的an=0 (n= 1, 3, 5 …)，就可建三个方 程，求得a1、a2和a3
O a 1
-U d
a2 a3
p
2p
wt
24
2.2 SPWM逆变及其控制方法
消去两种特定频率的谐波
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。 可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：
给定 a1 ，解方程可得 a1 、 a2 和 a3 。a1变，a1、a2和a3也相 应改变。
25
2.2 SPWM逆变及其控制方法
一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考 虑到PWM波四分之一周期对称，k个开关时刻可控， 除用一个自由度控制基波幅值外，可消去k-1个频 率的特定谐波
k的取值越大，开关时刻的计算越复杂
u O uUN'
Ud
2 -
urU
uc urV
urW
t
Ud
2
O
t
fr很低时，fc也很低，由调制带来的 fr很高时，fc会过高，使开关器件难
uVN' O uWN' O
29t
t
2.2 SPWM逆变及其控制方法
3）分段同步调制——
异步调制和同步调制的综合应用
把整个fr范围划分成若干个频段， 每个频段内保持N恒定，不同频段 的N不同 在 fr 高的频段采用较低的 N ，使载 波频率不致过高；在fr低的频段采 用较高的N，使载波频率不致过低
与计算法及调制法相比相同开关频率时输出电流中高次谐波含量多闭环控制是各种跟踪型pwm变流电路的共同特点4722spwm逆变及其控制方法滞环比较方式电压跟踪控制把指令电压u和输出电压u进行比较滤除偏差信号中的谐波滤波器的输出送入滞环比较器由比较器输出控制开关器件的通断从而实现电压跟踪控制4822spwm逆变及其控制方法滞环比较方式电压跟踪控制和电流跟踪控制电路相比只是把指令和反馈信号从电流变为电压u0时输出电压u为频率较高的矩形波相当于一个自励振荡电路u为交流信号时只要其频率远低于上述自励振荡频率从u中滤除由器件通断产生的高次谐波后所得的波形就几乎和相同从而实现电压跟踪控制4922spwm逆变及其控制方法基本原理不是把指令信号和三角波直接进行比较而是通过闭环来进行控制把指令电流iuiv和iw和实际输出电流iuiviw进行比较求出偏差通过放大器a放大后再去和三角波进行比较产生pwm波形放大器a通常具有比例积分特性或比例特性其系数直接影响电流跟踪特性特点开关频率固定等于载波频率高频滤波器设计方便为改善输出电压波形三角波载波常用三相三角波载波和滞环比较控制方式相比这种控制方式输出电流所含的谐波少三相三角波发生电路5022spwm逆变及其控制方法120cos120cossincos三相交流相电压可以由一个空间电压矢量或其两个分量代替假定一个新的电压空间矢量120sin120cos120cos120sin120cos120cos可以推导出新电压空间矢量与三相交流相电压之间的关系5122spwm逆变及其控制方法cnbncnbn矩阵表示新电压空间矢量与三相交流相电压之间的关系即为
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。
电力电子技术——无源逆变电路及PWM控制技术(04-05)
半波镜对称：通常要求正负半周对应的PWM波形 半波镜对称，以消除偶次谐波。通常四分之一波 也要对称。
uo
+Ud/2
0
t
t1
-Ud/2
图8-21 两点式（双极性）PWM波形
• 两点式PWM波形不如三点式波形更逼近正弦： 要达到同样的基波、谐波成分要求，两点式PWM 需要更高的开关频率，每半周脉冲个数N要增大。 三点式PWM采用较低的开关频率可以获得较好的 波形质量，故开关损耗小，更适用于大功率逆变 器。但实际上，直接输出三点式PWM波形的三点 式逆变器往往主电路结构比较复杂，使用器件较 多。所以，目前直接输出两点式PWM波形的两点 式逆变器应用较多。
• 改变等效正弦波（基波）的幅值：根据PWM波 形的面积等效原理，要改变等效输出正弦波的幅 值时，只要按照同一比例系数改变各脉冲的宽度 （占空比）即可。
• 输出电压为方波或阶梯波的电压型逆变电路， 谐波比重大。传统的120、180导电方式控制 的逆变器已远不能适应技术发展的要求。随着 现代电力电子技术及计算机控制技术的发展， 快速全控型功率器件性能越来越完善，器件的 开关频率越来越高，容量也越来越大，为研制 高性能变频器提供了良好的条件。PWM控制技 术是目前在电力电子领域研究和应用的热点， 得到了非常广泛的应用。逆变电路是PWM控制 技术最为重要的应用场合。
§8.4 PWM控制的基本原理
• 面积等效原理 ：将正弦半波分成N等份，就可以 把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组 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等宽的矩形脉冲代 替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点 重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积 （冲量）相等，这就是PWM波形。各脉冲的幅值 相等，宽度按正弦规律变化。PWM波形和正弦半 波等效，即面积等效原理。对于正弦波的负半周， 也可以用同样的方法得到PWM波形。