單極性正弦波脈寬調(diào)制概要課件

1、單極性正弦波脈寬調(diào)制電路單極性正弦波脈寬調(diào)制電路一、脈寬調(diào)制控制電路的工作原理+N-R2R3RPR1RLUPu0ukUbECULVVD圖9-8 PWM控制電路原理一、脈寬調(diào)制控制電路的工作原理+N-R2R3RPR1RL運(yùn)算放大器N在開環(huán)狀態(tài)，可將連續(xù)電壓信號(hào)變成脈沖電壓信號(hào)。二極管VD在V斷開時(shí)為感性負(fù)載RL提供釋放電感儲(chǔ)能形成續(xù)流回路。N的反相端輸入三個(gè)信號(hào)：一個(gè)是三角波調(diào)制信號(hào)up，其頻率是主電路所需的開關(guān)調(diào)制頻率；另一個(gè)是控制電壓uc,其極性與大小隨時(shí)間可變；再一個(gè)是負(fù)偏置電壓uo,其作用是在uc=0時(shí)通過Rp的調(diào)節(jié)使比較器的輸出電壓ub為寬度相等的正負(fù)方波，如圖a所示。當(dāng)控制電壓uc0

2、時(shí)，鋸齒波過零的時(shí)間提前，結(jié)果在輸出端得到正半波比負(fù)半波窄的調(diào)制方波，如圖b所示。當(dāng)ucT時(shí)ub1,ub4變正，但由于電樞反電動(dòng)勢的作用，V1，V4不能立即導(dǎo)通，ia沿回路經(jīng)VD4，VD1續(xù)流反向電流ia降至零后，VD4，VD1切斷，V1，V4，導(dǎo)通。圖示的H形雙極式PWM控制電路由4個(gè)大功率晶體管和四個(gè)續(xù)流二四、同步式與異步式脈寬調(diào)制控制電路定義：調(diào)制控制中，若載波信號(hào)為等腰三角波，基準(zhǔn)信號(hào)采用正弦波，則稱為正弦波脈寬調(diào)制，簡稱SPWM。四、同步式與異步式脈寬調(diào)制控制電路定義：調(diào)制控制中，若載波信圖9-19 單極性正弦波脈寬調(diào)制a)b)UAB倒相器正弦波基準(zhǔn)信號(hào)振蕩器三角波振蕩器半波整流電路

3、比較器V1M半波整流電路比較器V2V3V4ECABuPuc-ucE-ucucuPuOO-Ett圖9-19 單極性正弦波脈寬調(diào)制a)b)UAB倒相器正弦波相關(guān)電路及相應(yīng)功能該電路運(yùn)用運(yùn)放及二極管實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的三角波信號(hào)進(jìn)行處理得到單極性的三角波，即up。相關(guān)電路及相應(yīng)功能該電路運(yùn)用運(yùn)放及二極管實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的三角波信該部分電路對(duì)正弦波信號(hào)進(jìn)行半波整流，得到uc。該部分電路對(duì)正弦波信號(hào)進(jìn)行半波整流，得到uc。該部分電路對(duì)反相后的正弦波進(jìn)行整流，得到-uc。該部分電路對(duì)反相后的正弦波進(jìn)行整流，得到-uc。該電路是個(gè)比較器，通過比較up和uc,up和-uc，產(chǎn)生正弦脈沖，來控制晶體管工作。該電路是個(gè)比較器，

4、通過比較up和uc,up和-uc，產(chǎn)生正弦正弦波經(jīng)整流輸出與三角波信號(hào)up比較產(chǎn)生正脈沖使功率晶體管V1,V2工作，使電源E通過V1,V4，在AB兩端形成正的電壓脈沖UAB；而正弦波uc的負(fù)半波經(jīng)倒相成正半波再經(jīng)整流后與三角波比較產(chǎn)生正脈沖使V2、V3管工作，則在AB兩端形成負(fù)的電壓脈沖UBA。正弦波經(jīng)整流輸出與三角波信號(hào)up比較產(chǎn)生正脈沖使功率晶體管V單極性正弦波脈寬調(diào)制概要課件單極性: 指載波信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)始終保持同極性的關(guān)系，即正弦波處于正半周時(shí)，載波信號(hào)在正值范圍內(nèi)變化，產(chǎn)生正的調(diào)制脈沖列。而正弦波處于負(fù)半周時(shí)，產(chǎn)生負(fù)的調(diào)制脈沖列。 單極性: 指載波信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)始終保持同極性的關(guān)系，

5、即正弦波采用正弦波調(diào)制后的輸出電壓脈沖UAB具有以下特點(diǎn)：在半個(gè)周期內(nèi)，兩邊的脈沖寬度小，中間的脈沖寬度大，各脈沖的寬度基本上按正弦分布。它比單極性直流脈寬調(diào)制的輸出電壓波形更接近于正弦。 采用正弦波調(diào)制后的輸出電壓脈沖UAB具有以下特點(diǎn)：在半個(gè)周期定義載波頻率fp與調(diào)制波頻率fk之比為載波比N，即N=fp/fk。用三角波up幅值Upm與正弦波uk幅值Ukm之比m=Upm/Ukm表示調(diào)節(jié)脈沖寬度的能力，m愈大，uk幅值就愈小，則等高不等寬脈沖寬度變窄，輸出電壓減小。根據(jù)載波比的變化與否可分為同步式調(diào)制控制與異步式調(diào)制控制。 定義載波頻率fp與調(diào)制波頻率fk之比為載波比N，即N=fp/（一）同步

6、式調(diào)制控制在同步式調(diào)制控制方式中，N為常數(shù)，即變頻時(shí)控制電路的三角載波頻率與正弦調(diào)制波的頻率要同步變化，從而保持脈寬調(diào)制信號(hào)波形數(shù)和相位不變。如果取N等于3的倍數(shù)，則同步調(diào)制控制能保證逆變器輸出波形的正、負(fù)半波始終保持對(duì)稱，對(duì)于三相逆變器能嚴(yán)格保證三相輸出波形間具有互差120的對(duì)稱關(guān)系。但是，當(dāng)輸出頻率很低時(shí)，由于相鄰兩脈沖間的間距增大，諧波會(huì)顯著增加，使負(fù)載電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較強(qiáng)的噪聲，這是同步式調(diào)制控制方式的主要缺點(diǎn)。（一）同步式調(diào)制控制在同步式調(diào)制控制方式中，N為常數(shù)，即變頻（二）異步式調(diào)制控制 當(dāng)三角載波信號(hào)頻率一定時(shí)，若只改變正弦波基準(zhǔn)信號(hào)的頻率，即讓載波比N不為常數(shù)，同樣可以改變輸出電壓的頻率，這樣正、負(fù)半周的脈沖數(shù)和相位在不同的輸出頻率下，就不完全對(duì)稱，把這種控制方式稱為異步式脈寬調(diào)制控制方式。 （二）異步式調(diào)制控制 當(dāng)三角載波信號(hào)頻率一定時(shí)，若只改變正弦由于正、負(fù)半周輸出脈沖不對(duì)稱，會(huì)出現(xiàn)偶次的高次諧波，但是在低頻輸出時(shí)，每周內(nèi)所包含的脈沖數(shù)增多，相應(yīng)地可減少負(fù)載電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，改善了低頻工作的特性。在改善低頻工作的同時(shí)，異步式調(diào)制不會(huì)失去同步式調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，即在半個(gè)周期內(nèi)，各脈沖的寬度基本上按正