第七章电力电子技术—PWM控制技术(精)

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PWM控制技术在逆变电路中应用最为广泛,对逆变电 路影响最为深刻,现在大量应用的逆变电路中,绝大 部分都是PWM型逆变电路
—电力电子技术—
7.1PWM控制的基本原理
PWM控制技术重要理论基础——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 环节的输出响应波形基本相同
U
o
ωt
—电力电子技术—
7.2PWM逆变电路及其控制方法
计算法和调制法 异步调制和同步调制
规则采样法
PWM逆变电路的谐波分析
提高直流电压利用率和减少开关次数
空间矢量PWM控制 PWM逆变电路的多重化
—电力电子技术—
7.2PWM逆变电路及其控制方法
1. 计算法和调制法
计算法 根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数,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
——负载相电压uUN uUN ' uVN' uWN ' uUN uUN ' 3 ——负载相电压PWM波包括(±2/3)Ud、
(±1/3)Ud和0共5种电平
为防止上下臂直通造成短路,在两臂 通断切换时留一小段都施加关断信号 的死区时间 —电力电子技术—
7.2PWM逆变电路及其控制方法
——给V1(V4)加导通信号时,V1(V4)或者 VD1(VD4)导通,由阻感负载中电流方向决定 —电力电子技术—
7.2PWM逆变电路及其控制方法
1. 计算法和调制法
工作过程 ——uUN’、uVN’和uWN’的PWM波只有±Ud/2
两种电平 ——输出线电压PWM波包括±Ud和0三种电 平:①臂1和6导通,uUV=Ud ②臂3和4导通, uUV=-Ud③臂1和3或4和6导通,uUV=0
效果基本相同
输出响应波形
低频段接近,高频段略有差异
—电力电子技术—
7.1PWM控制的基本原理
SPWM——等效正弦波
第一步:将正弦半波等效为N个相连的 脉冲序列 ——宽度为/N,幅值顶部是曲线,大小按
正弦规律变化
第二步:利用数量相同的等幅而不等 宽的矩形脉冲代替脉冲序列 ——使矩形脉冲中点与正弦波部分中点重
—电力电子技术—
7.2源自文库WM逆变电路及其控制方法
1. 计算法和调制法
io
单相桥式逆变电路 V1和V2通断互补,V3和V4通断 互补 在uo正半周,V1导通,V2关断, V3和V4交替通断 io比uo滞后,在uo正半周,io一段区间为正,一段区间为负 ——io为正,V1和V4导通,uo=Ud;V4关断,V1和VD3续流,uo=0 ——io为负,V1和V4仍导通,io从VD1和VD4流过,uo=Ud;V4关断,V3
合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积 (冲量)相等,即为PWM波 ——正弦波负半周可得到类似PWM波形
定义:脉冲的宽度按正弦规律变化而 和正弦波等效的PWM波形
—电力电子技术—
7.1PWM控制的基本原理
等幅PWM波
输入电源是恒定直流,如直流斩波、 PWM逆变
Ud O
- Ud
wt
不等幅PWM波 输入电源是交流或不是恒定的直流,如斩控式交流调压
第七章
PWM控制技术
本章主要内容
7.1PWM控制的基本原理 7.2PWM逆变电路及其控制方法 7.3PWM跟踪控制技术 7.4PWM整流电路及其控制方法
—电力电子技术—
概述
PWM (Pulse Width Modulation) 控制技术——就是 脉宽调制技术:即通过对一系列脉冲的宽度进行调制, 来等效的获得所需要的波形(含形状和幅值) 直流斩波电路、斩控式交流调压电路采用了PWM技术
1. 计算法和调制法
io
ur
uc
wt
u of uo
io>0,V1和V4通;io<0,VD1和VD4通。u o Ud uo=Ud
——ur<uc,V2和V3导通,V1和V4关断。 O
io<0,V2和V3通;io>0,VD2和VD3 - U d 通,uo=-Ud —电力电子技术—
wt
7.2PWM逆变电路及其控制方法
开通,V3和VD1续流,uo=0
——uo包括Ud和0两种电平 在uo负半周,V2导通,V1关断,V3和V4交替通断,uo包括-Ud 和0两种电平
—电力电子技术—
7.2PWM逆变电路及其控制方法
1. 计算法和调制法
单极性PWM控制方式 调制信号ur为正弦波,载波uc在ur 正半周为正极性三角波,在负半周 为负极性三角波 在ur正半周,V1导通,V2关断 ——ur>uc,导通V4,关断V3,uo=Ud ——ur<uc,关断V4,导通V3,uo=0 在ur负半周,V1关断,V2导通 ——ur<uc,导通V3,关断V4,uo=-Ud ——ur>uc,关断V3,导通V4,uo=0
2. 异步调制和同步调制
载波比——载波频率fc与调制频率fr之比N= fc/fr 根据载波和信号波是否同步及载波比变化,分为异步和同 步调制 异步调制 载波和调制信号不保持同步的调制方式 同步调制 载波和调制信号保持同步的调制方式,当变频时使载波 与信号波保持同步,即N等于常数
1. 计算法和调制法
三相桥式PWM逆变电路 采用双极性控制方式 U、V和W三相公用一个三角波载波uc, 三相调制信号urU、urV和urW依次相差 120o 工作过程 ——urU>uc,V1导通,V4关断,uUN’=Ud/2 ——urU<uc,V4导通,V1关断,uUN’=-Ud/2 ——V1和V4的驱动信号始终互补
—电力电子技术—
io
u
uc
ur
O uo uof
wt
uo Ud O -Ud
wt
7.2PWM逆变电路及其控制方法
双极性PWM控制方式 仍然在ur和uc的交点,控制各开关 器件通断 在ur半个周期内, uc有正有负, PWM波也有正有负,在ur一个周 期内,PWM波只有±Ud两种电平 u 在ur正负半周各开关控制规律相同 O ——ur>uc,V1和V4导通,V2和V3关断。
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
—电力电子技术—
7.2PWM逆变电路及其控制方法
1. 计算法和调制法
调制法 把希望波形作为调制信号,将接受调制的信号作为载波, 通过信号波的调制得到所期望的PWM波形
通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波,其中等腰三角 波应用最多 除正弦波外,其他波形也适用
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