第7講 PWM控制技術(shù)

1、第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)1電力電子基礎(chǔ) Fundamental Power Electronics 第七講 脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)2脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)技術(shù)n引言nPWM控制的基本原理nPWM逆變電路及其控制方法nPWM跟蹤控制技術(shù)nPWM整流電路及其控制方法n矩陣式變換器n小結(jié)第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)31.引言引言n 脈寬調(diào)制技術(shù)脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM - Pulse Width Modulation)：即通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值)。n PWM控制的變流電路主要有： PWM逆變電路、直流斬波逆變電

2、路、直流斬波電路、電路、 PWM整流電路、斬控式調(diào)壓電路、整流電路、斬控式調(diào)壓電路、以及矩陣式變矩陣式變頻電路。頻電路。n PWM控制的思想源于通信技術(shù)，全控型器件的發(fā)展使得PWM控制變得容易實現(xiàn)。PWM技術(shù)的應(yīng)用使電力電子裝置的性能大大提高，在電力電子技術(shù)的發(fā)展史上占有十分重要的地位。PWM技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣。本講主要以逆變電路為控制對象來介紹PWM控制技術(shù)第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)42.PWM控制的基本原理控制的基本原理PWMPWM理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)面積等效原理面積等效原理n 面積相等而形狀不同的窄脈沖加在具有低通濾波特性低通濾波特性的環(huán)節(jié)上時，該環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同n 該環(huán)

3、節(jié)的輸出響應(yīng)在低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖u e(t)=f(t)電壓窄脈沖，是電路的輸入 。u i(t)輸出電流，是電路的響應(yīng)。 d)單位脈沖函數(shù)f (t)d (t)tOa)矩形脈沖b)三角形脈沖c)正弦半波脈沖tOtOtOf (t)f (t)f (t)第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)5PWM控制的基本原理控制的基本原理例例1 1：SPWMSPWM調(diào)制機理調(diào)制機理n用一系列等幅等幅不等寬不等寬的脈的脈沖沖來等效取代正弦波正弦波n這些等幅等幅不等寬不等寬脈沖與對應(yīng)的同一采樣周期內(nèi)對應(yīng)的正弦波面積相等面積相等n這些等幅等幅不等寬不等寬脈沖的寬寬度按正弦規(guī)律變化度按

4、正弦規(guī)律變化。若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。因而稱為正弦正弦脈寬脈寬調(diào)制調(diào)制OutSPWM波OutOut將正弦半波采樣切割成為一系列不等幅等寬窄脈沖將不等幅不等幅等寬窄脈沖系列轉(zhuǎn)化為等幅不等寬窄脈沖系列第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)6PWM控制的基本原理控制的基本原理n單極性單極性SPWMn雙極性雙極性SPWMOwtUd-UdOwtUd-Ud用不同的用不同的等幅調(diào)寬等幅調(diào)寬脈沖波形等效逼近正弦波可獲得不同的脈沖波形等效逼近正弦波可獲得不同的SPWM第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)7PWM控制的基本原理控制的基本原理等幅等幅PWM波和不等幅波和不等幅PWM波波n 一端為

5、直流電源采用等幅PWM，如直流斬波電路及PWM逆變、整流電路n 輸入電源是交流時采用不等幅PWM，如斬控式交流調(diào)壓電路和矩陣式變頻電路n 基于面積等效原理進行控制，本質(zhì)相同PWM電壓、電流波電壓、電流波n 電流型逆變電路進行PWM控制，得到的就是PWM電流波；但電壓型逆變電路進行PWM控制最為普遍PWM波形可用于等效的各種波形波形可用于等效的各種波形n 直流斬波電路：等效直流波形n SPWM波：等效正弦波形n 還可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理仍基于等效面積原理Uot等等幅幅調(diào)調(diào)制制不不等等幅幅調(diào)調(diào)制制直流交流交流第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)8PWM控制的基本原

6、理控制的基本原理nPWM（Pulse Width Modulation）脈沖寬度調(diào)制技術(shù)：基于面積等效原理，通過對構(gòu)造脈沖系列并對其寬度進行調(diào)制，來等效地合成所需要的可變幅、可變頻波形n所需合成的信號稱為調(diào)制信號。調(diào)制信號根據(jù)需要可以為正弦、直流、非正弦等各種信號，可比喻為“乘客”，用于傳遞調(diào)制信號的高頻信號稱為載波，可比喻為“運載工具”；如何搭配載波與調(diào)制波稱為調(diào)制方法。n載波的頻率要求遠高于調(diào)制信號的頻率。調(diào)制信號（正弦、直流等）載波信號（三角、鋸齒波等）PWM調(diào)制低通濾波恢低通濾波恢復(fù)調(diào)制信號復(fù)調(diào)制信號對對PWM波形進行傅立葉分析可揭示波形進行傅立葉分析可揭示PWM調(diào)制的科學(xué)機理調(diào)制的科

7、學(xué)機理第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)93.PWM逆變電路及其控制方法逆變電路及其控制方法n計算法和調(diào)制法n異步調(diào)制和同步調(diào)制n規(guī)則采樣法nPWM逆變電路得諧波分析n提高直流電壓利用和減少開關(guān)次數(shù)nPWM逆變電路的多重化第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)10計算法和調(diào)制法計算法和調(diào)制法數(shù)字計算調(diào)制法數(shù)字計算調(diào)制法n 根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關(guān)器件的通斷，就可得到所需PWM波形。當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結(jié)果都要相應(yīng)變化模擬電路調(diào)制法模擬電路調(diào)制法n 輸出波形作調(diào)制信號，進行調(diào)制得到期望的PWM波n 通常采用等腰三角波或鋸齒波

8、作為載波。等腰三角波應(yīng)用最多，其任一點水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對稱n 與任一平緩變化的調(diào)制信號波相交，在交點控制器件通斷，就得寬度正比于信號波幅值的脈沖，符合PWM要求n 調(diào)制信號波為正弦波時，得到的就是SPWM波n 調(diào)制信號不是正弦波，而是其他所需波形時，也能得到等效的PWM波第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)11計算法和調(diào)制法計算法和調(diào)制法例例1：單相橋式：單相橋式PWM電壓型逆變電路電壓型逆變電路n 工作時V1和V2通斷互補，V3和V4通斷也互補n uo正半周正半周，V1通， V2斷， V3和V4交替通斷。負載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負負載電流為正的

9、區(qū)間， V1和V4導(dǎo)通時，uo等于Ud; V4關(guān)斷時，負載電流通過V1和VD3續(xù)流，uo=0；負載電流為負的區(qū)間， V1和V4仍導(dǎo)通，io為負，實際上io從VD1和VD4流過，仍有uo= Ud; V4關(guān)斷V3開通后，io從V3和VD1續(xù)流，uo=0。uo總可得到Ud和零兩種電平nuo負半周負半周，V2通，V1斷，V3和V4交替通斷，uo可得-Ud和零兩種電平信號波載波圖6-4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoRLuruc第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)12計算法和調(diào)制法計算法和調(diào)制法單相橋式單相橋式PWM電壓型逆變電路電壓型逆變電路單極性單極性PWMn 在ur和uc的交點

10、時刻控制IGBT的通斷n ur正半周正半周，V1保持通，V2保持斷 當uruc時使V4通，V3斷，uo=Ud 當uruc時使V4斷，V3通，uo=0n ur負半周負半周，V1保持斷，V2保持通 當uruc時使V3斷，V4通，uo=0 虛線uof表示uo的基波分量圖6-5urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)13計算法和調(diào)制法計算法和調(diào)制法單相橋式單相橋式PWM電壓型逆變電路電壓型逆變電路雙極性雙極性PWMn 在ur的的半個周期內(nèi)，三角波載波有正有負，所得PWM波也有正有負n 在ur一周期內(nèi)，輸出PWM波只有Ud兩種電平。仍在調(diào)制信號ur和載波信號uc的交點

11、控制器件的通斷。ur正負半周，對各開關(guān)器件的控制規(guī)律相同n 當當ur uc時時，給V1和V4導(dǎo)通信號，給V2和V3關(guān)斷信號。如io0，V1和V4通，如iouc時，給V1導(dǎo)通信號，給V4關(guān)斷信號，uUN=Ud/2n 當urUuc時，給V4導(dǎo)通信號，給V1關(guān)斷信號，uUN=-Ud/2n 當給V1(V4)加導(dǎo)通信號時，可能是V1(V4)導(dǎo)通，也可能是VD1(VD4)導(dǎo)通n uUN、uVN和uWN的PWM波形只有Ud/2兩種電平n uUV波形可由uUN-uVN得出，當1和6通時，uUV=Ud，當3和4通時，uUV=Ud，當1和3或4和6通時，uUV=0n 輸出線電壓PWM波由Ud和0三種電平構(gòu)成n 負

12、載相電壓PWM波由(2/3)Ud、(1/3)Ud和0共5種電平組成圖6-8ucurUurVurWuuUNuVNuWNuUNuUVUd-UdOwtOOOOOwtwtwtwtwt2Ud2Ud2Ud2Ud2Ud3Ud22Ud第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)16計算法和調(diào)制法計算法和調(diào)制法防直通死區(qū)時間防直通死區(qū)時間n 同一相上下兩臂的驅(qū)動信號互補，為防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加關(guān)斷信號的死區(qū)時間n 死區(qū)時間的長短主要由開關(guān)器件的關(guān)斷時間決定n 死區(qū)時間會給輸出的PWM波帶來影響，使其稍稍偏離正弦波第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)17異步調(diào)制和同步調(diào)制異步調(diào)制和同步調(diào)制n異步調(diào)制與同步調(diào)

13、制異步調(diào)制與同步調(diào)制載波比載波頻率fc與調(diào)制信號頻率fr之比，N= fc / fr根據(jù)載波和信號波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制n異步調(diào)制異步調(diào)制異步調(diào)制載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式通常保持fc固定不變，當fr變化時，載波比N是變化的在信號波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對稱當fr較低時，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響都較?。划攆r增高時，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)18異步調(diào)制和同步調(diào)制異步調(diào)制

14、和同步調(diào)制n同步調(diào)制同步調(diào)制同步調(diào)制N等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步基本同步調(diào)制方式，fr變化時N不變，信號波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定三相電路中公用一個三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對稱為使一相的PWM波正負半周鏡對稱，N應(yīng)取奇數(shù)fr很低時，fc也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除fr很高時， fc會過高，使開關(guān)器件難以承受第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)19異步調(diào)制和同步調(diào)制異步調(diào)制和同步調(diào)制分段同步調(diào)制分段同步調(diào)制n 把fr范圍劃分成若干個頻段，每個頻段內(nèi)保持N恒定，不同頻段N不同n 在fr高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過高n 在fr低的頻段采用較高的N，使載波頻率不

15、致過低n 為防止fc在切換點附近來回跳動，采用滯后切換的方法n 同步調(diào)制比異步調(diào)制復(fù)雜，但用微機控制時容易實現(xiàn)n 可在低頻輸出時采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點結(jié)合起來，和分段同步方式效果接近00 .40 .81 .21 .62 .02 .41 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 02 0 11 4 79 96 94 53 32 1圖 6 - 1 1fr /H zfc /kHz第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)20規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法1）自然采樣法： 按照SPWM控制的基本原理產(chǎn)生的PWM波的方法，其求解復(fù)雜，難以在實時控制中在線計算，工程應(yīng)用不

16、多。ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d規(guī)則采樣法 2）規(guī)則采樣法 工程實用方法，效果接近自然采 樣法，計算量小得多。正弦調(diào)制信號波 式中 稱為調(diào)制系數(shù)調(diào)制系數(shù)，01；wr為信號波角頻率。脈沖寬度為taursinrw)sin1 (2DrctaTwd第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)21規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法三相橋逆變電路三相橋逆變電路的情況n三角波載波公用，三相正弦調(diào)制波相位依次差120n同一三角波周期內(nèi)三相的脈寬分別為dU、dV和dW，脈沖兩邊的間隙寬度分別為dU、d V和d W，同一時刻三相調(diào)制波電壓之和為零，可得 23cWVUTddd43c W V UTddd利用以上

17、兩式可簡化三相SPWM波的計算第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)22PWMPWM逆變電路的諧波分析逆變電路的諧波分析n 使用載波對正弦信號波調(diào)制，會產(chǎn)生和載波有關(guān)的諧波分量。n 諧波頻率和幅值頻率和幅值是衡量PWM逆變電路性能的重要指標之一。n 分析以雙極性雙極性SPWM波形為準。n 同步調(diào)制可看成異步調(diào)制的特殊特殊情況，只分析異步調(diào)制方式。n 分析方法以載波周期為基礎(chǔ)，再利用貝塞爾函數(shù)貝塞爾函數(shù)推導(dǎo)出PWM波的傅里葉級數(shù)傅里葉級數(shù)表達式。盡管分析過程復(fù)雜，但結(jié)論簡單而直觀。第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)23PWMPWM逆變電路的諧波分析逆變電路的諧波分析c +kr)角頻率 (nww1002+-1

18、234+-02+-4+-01+-3+-5+-諧波振幅0.81.01.21.4kna=1.0a=0.8a=0.5a=0n不同時單相橋式PWM逆變電路輸出電壓頻譜圖。1）單相的分析結(jié)果n諧波角頻率為:crnkww式中，n=1,3,5,時，k=0,2,4, ； n=2,4,6,時，k=1,3,5, n PWM波中不含低次諧波，只含wc及其附近的諧波以及2wc、3wc等及其附近的諧波。單相PWM橋式逆變電路輸出電壓頻譜圖第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)24PWMPWM逆變電路的諧波分析逆變電路的諧波分析2）三相的分析結(jié)果公用載波信號時的情況crnkww式中，n=1,3,5,時，k=3(

19、2m1)1，m=1,2,； n=2,4,6,時，。,2,116,1 ,016mmmmkn 不同時三相橋式PWM逆變電路輸出電壓頻譜圖。n 公用載波信號時的情況。n 輸出線電壓中的諧波角頻率為1002+-1234+-02+-4+-01+-3+-5+-0.81.01.2kna=1.0a=0.8a=0.5a=0角頻率(nwc +kwr)三相橋式PWM逆變電路輸出線電壓頻譜圖諧波振幅第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)25PWMPWM逆變電路的諧波分析逆變電路的諧波分析諧波分析小結(jié)諧波分析小結(jié)n SPWM波中諧波主要是角頻率為wc、2wc及其附近的諧波，很容易濾除。三相和單相比較，共同點是

20、都不含低次諧波，一個較顯著的區(qū)別是載波角頻率wc整數(shù)倍的諧波沒有了，諧波中幅值較高的是是wc2wr和2wcwr。n 當調(diào)制信號波不是正弦波時，諧波由兩部分組成：一部分是對信號波本身進行諧波分析所得的結(jié)果，另一部分是由于信號波對載波的調(diào)制而產(chǎn)生的諧波。后者的諧波分布情況和SPWM波的諧波分析一致。第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)26PWMPWM逆變電路的多重化逆變電路的多重化n PWM多重化逆變電路，一般目的：提高等效開關(guān)頻率、減少開關(guān)損耗、減少和載波有關(guān)的諧波分量n PWM逆變電路多重化聯(lián)結(jié)方式有變壓器方式和電抗器方式n 利用電抗器聯(lián)接的二重PWM逆變電路二重PWM型逆變電路 兩個單元逆變電路的

21、載波信號相互錯開180輸出端相對于直流電源中點N的電壓uUN=(uU1N+uU2N)/2,已變?yōu)閱螛O性PWM波第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)27PWMPWM逆變電路的多重化逆變電路的多重化n 輸出線電壓共有0、(1/2)Ud、Ud五個電平，比非多重化時諧波有所減少。n 電抗器上所加電壓頻率為載波頻率，比輸出頻率高得多，只要很小的電抗器就可以了。n 輸出電壓所含諧波角頻率仍可表示為nwc+kwr，但其中n為奇數(shù)時的諧波已全被除去，諧波最低頻率在2wc附近，相當于電路的等效載波頻率提高一倍。圖 6-21Ud-UdOurUurVuc2uc1wtuU VuOwtOwtOwtOwtOwtuU 1N uU

22、 2N uU N uV N 2Ud2Ud二重PWM型逆變電路輸出波形 第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)28提高直流電壓利用率提高直流電壓利用率PWMn 直流電壓利用率直流電壓利用率逆變電路輸出交流電壓基波最大幅值U1m和直流電壓Ud之比。提高直流電壓利用率可提高逆變器的輸出能力。n 減少器件的開關(guān)次數(shù)可以降低開關(guān)損耗。n 正弦波調(diào)制的三相PWM逆變電路，調(diào)制度a為1時，輸出線電壓的基波幅值為 ，直流電壓利用率為0.866，實際還更低。n 梯形波調(diào)制方法的思路n 采用梯形波作為調(diào)制信號，可有效提高直流電壓利用率。n 當梯形波幅值和三角波幅值相等時，梯形波所含的基波分量幅值更大。dU)2/3(第七講

23、 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)29提高直流電壓利用率提高直流電壓利用率PWM梯形波調(diào)制方法梯形波調(diào)制方法n梯形波的形狀用三角化率三角化率 =Ut/Uto描述，Ut為以橫軸為底時梯形波的高，Uto為以橫軸為底邊把梯形兩腰延長后相交所形成的三角形的高。n =0時梯形波變?yōu)榫匦尾ǎ?=1時梯形波變?yōu)槿遣ā梯形波含低次諧波，PWM波含同樣的低次諧波。n低次諧波（不包括由載波引起的諧波）產(chǎn)生的波形畸變率為d 。ucurUurVurWuuUNOwtOwtOwtOwtuVNuUV第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)30提高直流電壓利用率提高直流電壓利用率PWMn 梯形波調(diào)制 = 0.4時，諧波含量也較少，約為3.6

24、%，直流電壓利用率為1.03，綜合效果較好。n 梯形波調(diào)制的缺點：輸出波形中含5次、7次等低次諧波U,d00.81.0d0.81.01.21mUdUdU1m 變化時的d 和直流電壓利用率 0.81.05wr00.10.27wr11wr13wrU1mUmn 變化時的各次諧波含量 第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)31提高直流電壓利用率提高直流電壓利用率PWM線電壓控制方式n 目標使輸出線電壓不含低次諧波的同時盡可能提高直流電壓利用率，并盡量減少器件開關(guān)次數(shù)。直接控制手段仍是對相電壓進行控制，但控制目標卻是線電壓n 相對線電壓控制方式，控制目標為相

25、電壓時稱為相電壓控制方式相電壓控制方式。n 在各相電壓調(diào)制信號中疊加相同的3次諧波，使之成為鞍形波。合成線電壓時，相電壓中3次諧波相互抵消，線電壓仍為正弦波。直流電壓利用率為1。除疊加3次諧波外，還可疊加其他的信號，如直流分量，均不會影響線電壓。如要提高直流電壓利用率如要提高直流電壓利用率該注入信號必須滿足特定要求。該注入信號必須滿足特定要求。uucr1uOwturur1uOwtur3疊加3次諧波的調(diào)制信號疊加三次諧波第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)32特定諧波消去法特定諧波消去法PWMPWM(Selected Harmonic Elimination PWMSHEPWM)n 為減少諧波并簡化控

26、制，要盡量使波形對稱（波形正負半周鏡對稱以及正半周期關(guān)于/2軸對稱），這樣輸出的PWM波形就消除偶次諧波和傅立葉分析中的余弦項。其傅立葉表達式為特定諧波消去法的輸出PWM波形OwtuoUd-Ud2a1a2a3, 5 , 3 , 1sin)(nntnatuww20dsin)(4wwwttntuann 對應(yīng)右圖波形的an為121323021234sind(sin)d22sind(sin)d222(12 co s2 co s2 co s)1, 3, 5 .ddndddUUanttnttUUnttnttUnnnnnwwwwwwww其 中第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)33特定諧波消去法特定諧波消去法PW

27、MPWM(Selected Harmonic Elimination PWMSHEPWM)消去兩種特定頻率的諧波：消去兩種特定頻率的諧波：在三相對稱電路的線電壓中，相電壓所含的3次諧波相互抵消?？煽紤]消去5次和7次諧波，得如下聯(lián)立方程：給定a1，解方程可得1、2和3。a1變，1、2和3也相應(yīng)改變。但開關(guān)角i數(shù)目增加時，SHEPWM的計算就越復(fù)雜。0)7cos27cos27cos21 (720)5cos25cos25cos21 (52)cos2cos2cos21 (2321d7321d5321d1UaUaUa第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)34滯環(huán)比較滯環(huán)比較PWMtOiii*+D Ii*-D I

28、i*滯環(huán)比較方式的指令電流和輸出電流滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉例基本原理基本原理n 把指令電流i*和實際輸出電流i的偏差i*-i作為滯環(huán)比較器的輸入。n V1（或VD1）通時，i增大n V2（或VD2）通時，i減小n 通過環(huán)寬為2DI的滯環(huán)比較器的控制，i就在i*+D DI和i*-D DI的范圍內(nèi)，呈鋸齒狀地跟蹤指令電流i*。參數(shù)的影響參數(shù)的影響n環(huán)寬過寬時，開關(guān)頻率低，跟蹤誤差大；環(huán)寬過窄時，跟蹤誤差小，但開關(guān)頻率過高，開關(guān)損耗增大。nL大時，i的變化率小，跟蹤慢；L小時，i的變化率大，開關(guān)頻率過高。滯環(huán)環(huán)寬電抗器L的作用第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)35滯環(huán)比較滯環(huán)比較PWMn滯環(huán)比較方式

29、PWM變流電路特點特點: 實時控制，電流響應(yīng)快；不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波；和計算法及調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時輸出電流中高次諧波含量多；硬件電路簡單；閉環(huán)控制，是各種跟蹤型PWM變流電路的共同特點。三相的情況三相電流跟蹤型PWM逆變電路輸出波形三相電流跟蹤型PWM逆變電路第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)36電壓空間矢量電壓空間矢量PWMn三相電壓型逆變器其開關(guān)狀態(tài)有八種S0S7,每一開關(guān)狀態(tài)對應(yīng)一電壓空間矢量U0U7。其中U0和U7為零矢量。第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)37電壓空間矢量電壓空間矢量PWMn三相逆變器的PWM可以用開關(guān)狀態(tài)來描述07120127ssssTTTTU

30、UUUUTTTT輸出電壓矢量輸出電壓矢量U實質(zhì)上是具體對應(yīng)逆變器的一個輸出狀態(tài)（實質(zhì)上是具體對應(yīng)逆變器的一個輸出狀態(tài)（uaN,ubN,ucN）第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)38電壓空間矢量電壓空間矢量PWMn空間矢量調(diào)制空間矢量調(diào)制空間矢量分區(qū)空間矢量調(diào)制算法第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)39電壓空間矢量電壓空間矢量PWMn當電壓矢量落在IVI中的任一空間電壓矢量扇區(qū)時，均采用包圍該扇區(qū)的相鄰兩矢量以及零矢量來合成該電壓矢量可以減小開關(guān)次數(shù)。因為矢量間切換每次只需一次開關(guān)動作即可。第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)40PWM整流電路整流電路n 單相全橋電壓型單相全橋電壓型PWM整流電路整流電路通過

31、適當控制可以在橋的交流輸入端AB產(chǎn)生一個SPWM波uAB。 uAB中含有和正弦信號波同頻率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波載波有關(guān)的頻率很高的諧波，不含有低次諧波。由于Ls的濾波作用，諧波電壓只使is產(chǎn)生很小的脈動。當正弦信號波頻率和電源頻率相同時， is也為與電源頻率相同的正弦波。us一定時，is幅值和相位僅由uAB中基波uABf的幅值及其與us的相位差決定。改變uABf的幅值和相位，可使is和us同相或反相，is比us超前90，或使is與us相位差為所需角度。PWM整流電路也可分為電壓型和電流型兩大類，目前電壓型的較多。下面以電壓型升壓PWM整流電路為例進行說明。第七講 脈寬調(diào)制（PW

32、M）技術(shù)41PWM整流電路整流電路單相PWM整流電路的運行方式向量圖a)整流運行b)逆變運行c)無功補償運行d) 超前角為j djUsULURUABIsdUsURUABIsULdUsURUABIsULdUsURUABIsULIs第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)42PWM整流電路整流電路b)逆變運行dUsURUABIsULa)整流運行dUsULURUABIsn a： 滯后 相角d ， 和 同相，整流狀態(tài)整流狀態(tài)，功率因數(shù)為1。PWM整流電路最基本的工作狀態(tài)。UABsUIssUn b： 超前 相角d ， 和 反相，逆變狀態(tài)，說明PWM整流電路可實現(xiàn)能量正反兩個方向的流動，這一特點對于需再生制動的交流

33、電動機調(diào)速系統(tǒng)很重要UABsUIssU第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)43PWM整流電路整流電路c)無功補償運行dUsURUABIsULd) 超前角為j jdUsURUABIsULn c： 滯后 相角d， 超前 90，電路向交流電源送出無功功率，這時稱為靜止無功功率靜止無功功率發(fā)生器發(fā)生器（Static Var GeneratorSVG）。UABsUIssUn d：通過對 幅值和相位的控制，可以使 比 超前或滯后任一角度j 。UABsUIs第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)44PWM整流電路整流電路三相三相PWM整流電路整流電路進行SPWM控制，在交流輸入端A、B和C可得SPWM電壓，按類似單相PWM整流電路的相量圖控制，可使ia、 ib、ic為正弦波且和電壓同相且功率因數(shù)近似為1第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)45PWM整流電路整流電路PWMPWM整流電路特點整流電路特點：（1）輸出直流電壓平穩(wěn)，可迅速調(diào)節(jié)控制）輸出直流電壓平穩(wěn)，可迅速調(diào)節(jié)控制（2）輸入交流電源電流波形正弦）輸入交流電源電流波形正弦（3）輸入的交流電流功率因數(shù)可任意控制）輸入的交流電流功率因數(shù)可任意控制（4）AC-DC間的功率流向是可以雙向可控的間的功率流向是可以雙向可控的（5）變換器低損耗）變換器低損耗第七講 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)46矩陣式變頻器矩陣式變頻器矩陣式交交變頻電路的PWM控制n 基于面積等效原理，