PWM控制技术ppt课件

O
➢ 虚线uof表示uo的基波分量
t
-U d
图7-5 单极性P图W6 -M5 控制方式波形
7.2.1 计算法和调制法 广西大学电气学院
电力电子技术
双极性PWM控制方式（单相桥逆变）
V1 VD1
V3 VD3
➢ 在ur的半个周期内，三角波载波有正有
Ud + V2
➢
负，所得PWM波也有正有负
信号波 ur
➢ 用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，
中点重合，面积（冲量）相等
O
t
➢ 宽度按正弦规律变化
图7-3 图用6 P- 3WM波代替 正弦半波
➢SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波
等效的PWM波形
➢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
7.1 PWM控制的基本原理
广西大学电气学院
➢ PWM波形可等效的各种波形
➢ 直流斩波电路：等效直流波形
➢ SPWM波：等效正弦波形
➢ 还可以等效成其他所需波形，如等效所 需非正弦交流波形等，其基本原理和 SPWM控制相同，也基于等效面积原理
7.2 PWM逆变电路及其控制方法
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电力电子技术
➢ 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， 目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电 路
7.2.1 计算法和调制法
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电力电子技术
➢ 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
f (t)
f (t)
f (t)
f (t)
(t)
O a)
tO b)
tO
tO
t
c)
d)
图7-1 形状不同而冲图 量6相-1同的各种窄脉冲
7.1 PWM控制的基本原理
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➢ 一个实例
图7-2a的电路
➢ 电路输入：u(t)，窄脉冲，如图7-1a、b、c、d所示
➢ 电路输出：i(t)，图7-2b
➢ 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
7.1 PWM控制的基本原理
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电力电子技术
➢ 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
➢ 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
➢ 调制法
➢ 输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波 ➢ 通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波
➢ 等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线 性关系且左右对称
7.2.1 计算法和调制法
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电力电子技术
➢ 与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点 控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值 的脉冲，符合PWM的要求
在ur一周期内，输出PWM波只有±Ud载波 uc
调制 电路
RL
uo
V4
VD2
VD4
两种电平
图6-4
u
ur uc
➢ 仍在调制信号ur和载波信号uc的交点控
制器件的通断
O
t
➢ ur正负半周，对各开关器件的控制规律 u o
相同
Ud
u of
uo
➢ 当ur >uc时，给V1和V4导通信号，给V2 O
t
和V3关断信号
《电力电子技术》
第7章 PWM控制技术
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引言 电力电子技术
➢ PWM（Pulse Width Modulation）
➢ PWM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）
➢ 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
电力电子技术
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➢ 等幅PWM波和不等幅PWM波
➢ 由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波 ➢ 输入电源是交流，得到不等幅PWM波 ➢ 基于面积等效原理进行控制，本质是相同的
7.1 PWM控制的基本原理
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➢ 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
➢ 面积等效原理
i(t)
i(t)
d
a
c
b
e(t)
O t
a)
b)
图7-2 冲量相同的图各6种-2窄脉冲的响应波形
7.1 PWM控制的基本原理
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电力电子技术
u
➢ 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一a个) 正弦半波
➢ 正弦半波N等分，可看成N个彼此相 O
t
连的脉冲序列，宽度相等，但幅值 u
不等 b)
-U d
图7-6 双极性图P6W- 6 M控制方式波形
➢ 如 io>0 ， V1 和 V4 通 ， 如 io<0 ， VD1 和
VD4通， uo=Ud
7.2.1 计算法和调制法 广西大学电气学院
电力电子技术
➢ 当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号 ➢ 如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和VD3通，uo=-Ud ➢ 单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制
➢ 调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM 波
➢ 调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时， 也能得到等效的PWM波
7.2.1 计算法和调制法 广西大学电气学院
电力电子技术
V1
V3
➢ 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
VD1
VD3
Ud +
RL
V2
uo
V4
➢ ur正半周，V1保持通，V2保持断
u
ur
uc
O
uo Ud
u of
uo
O
-U d
图7-6 双极性图P6W- M6 控制方式波形
V1 VD1
V3 VD3
t
Ud + V2
RL
uo
V4
VD2
VD4
信号波 ur 载波 uc
调制 电路
t
图6-4
7.2.1 计算法和调制法
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电力电子技术
➢ 双极性PWM控制方式（单相桥逆变）
➢ 三相的PWM控制公用三角波载波uc ➢ 三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120°
VD2
VD4
➢
当
ur>uc
时
使
V4
通
，
V3
断
，信号波
载波
ur uc
调制 电路
uo=Ud
u
uc
ur
➢ 当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0
图6-4
➢ ur负半周，V1保持断，V2保持通 O
t
➢ 当ur<uc时使V3通，V4断，uo=-
Ud
uo Ud
uo u of
➢ 当ur>uc时使V3断，V4通，uo=0