教學(xué)第六章控制技術(shù)課件

第6章PWM控制技術(shù)

PWM(PulseWidthModulation)控制就是脈寬調(diào)制技術(shù)：即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值)。第3、4章已涉及到PWM控制，第3章直流斬波電路采用的就PWM技術(shù)；第4章的4.1斬控式調(diào)壓電路和4.4矩陣式變頻電路都涉及到了。

PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。

返回第6章PWM控制技術(shù)PWM(PulseWidth16.1PWM控制的基本原理

1）重要理論基礎(chǔ)——面積等效原理沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。沖量窄脈沖的面積效果基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖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)6.1PWM控制的基本原理1）重要理論基礎(chǔ)——面積等效2b)具體的實(shí)例說(shuō)明“面積等效原理”a）e(t)－電壓窄脈沖，是電路的輸入。

i(t)－輸出電流，是電路的響應(yīng)。

b)具體的實(shí)例說(shuō)明“面積等效原理”a）e(t)－電壓窄脈沖3Ouωt>SPWM波Ouωt>Ouωt>2）SPWM波用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波？Ouωt>SPWM波Ouωt>Ouωt>2）SPWM波用一4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。Ouωt>SPWM波Ouωt>如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波Ouωt>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。O5OwtUd-Ud對(duì)于正弦波的負(fù)半周，采取同樣的方法，得到PWM波形，因此正弦波一個(gè)完整周期的等效PWM波為：OwtUd-Ud根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，而且這種方式在實(shí)際應(yīng)用中更為廣泛。OwtUd-Ud對(duì)于正弦波的負(fù)半周，采取同樣的方法，得到PW6等幅PWM波輸入電源是恒定直流

第3章的直流斬波電路6.2節(jié)的PWM逆變電路6.4節(jié)的PWM整流電路不等幅PWM波輸入電源是交流或不是恒定的直流

4.1節(jié)的斬控式交流調(diào)壓電路4.4節(jié)的矩陣式變頻電路OwtUd-UdUoωt3）PWM波等幅PWM波不等幅PWM波OwtUd-UdUoωt3）PWM7PWM電流波電流型逆變電路進(jìn)行PWM控制，得到的就是PWM電流波。PWM波可等效的各種波形直流斬波電路直流波形SPWM波正弦波形等效成其他所需波形，如:所需波形等效的PWM波PWM電流波PWM波可等效的各種波形所需波形等效8目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。逆變電路是PWM控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場(chǎng)合。本節(jié)內(nèi)容構(gòu)成了本章的主體。PWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實(shí)用的PWM逆變電路幾乎都是電壓型電路。目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。96.2PWM逆變電路及其控制方法

計(jì)算法的概念：根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷，就可得到所需PWM波形。當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化。

調(diào)制法：通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；與任一平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交，在交點(diǎn)控制器件通斷，就得寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，符合PWM的要求。調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，得到的就是SPWM波6.2.1計(jì)算法和調(diào)制法6.2PWM逆變電路及其控制方法計(jì)算法的概念：調(diào)制10等腰三角波或鋸齒波等腰三角波上任一點(diǎn)的水平寬度和高度成線性關(guān)系，且左右對(duì)稱，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，如在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖調(diào)制法把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)信號(hào)波得調(diào)制得到所期望的PWM波形等腰三角波等腰三角波上任一點(diǎn)的水平寬度和高度成線性關(guān)系，且左11V1和V2的通斷狀態(tài)是互補(bǔ)的；V3和V4的通斷狀態(tài)也是互補(bǔ)的。uo正半周：V1保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)。io為正的區(qū)間：V1和V4通態(tài)時(shí)，uo為Ud。V1和VD3通態(tài)時(shí)，uo為0。io為負(fù)的區(qū)間：VD1和VD4通態(tài)時(shí)，uo為Ud。V3

和VD1通態(tài)時(shí)，uo為0。V1和V2的通斷狀態(tài)是互補(bǔ)的；V3和V4的通斷狀態(tài)也是互補(bǔ)12調(diào)制信號(hào)ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角波，在負(fù)半周為負(fù)極性的三角波在ur和uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制IGBT的通斷

ur正半周，V1保持通，V2保持?jǐn)喈?dāng)ur>uc時(shí)使V4通，V3斷，uo=Ud當(dāng)ur<uc時(shí)使V4斷，V3通，uo=0

單極性PWM控制方式（單相橋逆變）

Ur負(fù)半周，V1保持?jǐn)?，V2保持通當(dāng)ur<uc時(shí)使V3通，V4斷，uo=－Ud當(dāng)ur>uc時(shí)使V3斷，V4通，

uo=0單極性PWM控制方式Ur半個(gè)周期內(nèi)三角波載波只在正極性或負(fù)極性一種極性范圍內(nèi)變化，所得PWM波形的控制方法表示uo的基波分量調(diào)制信號(hào)ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角13雙極性PWM控制方式（單相橋逆變）雙極性PWM控制方式在ur的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得PWM波也有正有負(fù)

在ur一個(gè)周期內(nèi),輸出PWM波只有±Ud兩種電平同樣在調(diào)制信號(hào)ur和載波信號(hào)uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制哥開(kāi)關(guān)器件的通斷

ur正負(fù)半周，對(duì)各開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同

當(dāng)ur>uc時(shí)，給V1和V4導(dǎo)通信號(hào)，給V2和V3關(guān)斷信號(hào)如io>0，則V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，

不管哪種情況uo=Ud當(dāng)ur<uc時(shí)，給V2和V3導(dǎo)通信號(hào)，給V1和V4關(guān)斷信號(hào)如io<0，V2和V3通如io>0，VD2和VD3通，不管哪種情況uo=-Ud雙極性PWM控制方式（單相橋逆變）雙極性PWM控制方式在u14圖6-5雙極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud圖6-5單極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud對(duì)照上述兩圖可以看出，單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采用雙極性調(diào)制，由于對(duì)開(kāi)關(guān)器件通斷控制的規(guī)律不同，它們的輸出波形也有較大的差別。圖6-5雙極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtu15雙極性PWM控制方式（三相橋逆變）U、V和W三相的PWM控制通常公用三角波載波uc，三相的調(diào)制信號(hào)urU、urV和urW依次相差120°U、V和W各相功率開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同當(dāng)urU>uc時(shí)，給V1導(dǎo)通信號(hào)，給V4關(guān)斷信號(hào)，則uUN’=Ud/2

當(dāng)urU<uc時(shí)，給V4導(dǎo)通信號(hào)，給V1關(guān)斷信號(hào)，則uUN’=-Ud/2

當(dāng)給V1(V4)加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是V1(V4)導(dǎo)通，也可能是二極管VD1(VD4)續(xù)流導(dǎo)通雙極性PWM控制方式（三相橋逆變）U、V和W三相的PWM控制16

uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2兩種電平線電壓波形uUV的波形可由uUN’-uVN’得出當(dāng)1和6通時(shí)，uUV=Ud

當(dāng)3和4通時(shí)，uUV=－Ud當(dāng)1和3或4和6通時(shí)，uUV=0逆變器輸出線電壓PWM波由±Ud和0三種電平構(gòu)成負(fù)載向電壓uUN可由下式求得負(fù)載相電壓PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共5種電平組成uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2兩種17同一相上下兩臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，為防止上下臂直通而造成短路，在上下兩臂切換時(shí)留一小段上下臂都施加關(guān)斷信號(hào)的死區(qū)時(shí)間死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短主要由功率開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間決定死區(qū)時(shí)間會(huì)給輸出的PWM波帶來(lái)影響，使其稍稍偏離正弦波同一相上下兩臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，為防止上下臂直通而造成短路，在186.2.2異步調(diào)制和同步調(diào)制根據(jù)載波和信號(hào)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。通常保持fc固定不變，當(dāng)fr變化時(shí)，載波比N是變化的在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱當(dāng)fr較低時(shí)，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較小當(dāng)fr增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱的影響就變大載波比載波頻率fc與調(diào)制信號(hào)頻率fr之比，N=fc/fr1）異步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式6.2.2異步調(diào)制和同步調(diào)制根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及192）

同步調(diào)制——載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式，當(dāng)變頻時(shí)使載波與信號(hào)波保持同步，即N等于常數(shù)。ucurUurVurWuuUN'uVN'OttttOOOuWN'2Ud-2Ud同步調(diào)制三相PWM波形基本同步調(diào)制方式，fr變化時(shí)N不變，信號(hào)波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定。三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱。為使一相的PWM波正負(fù)半周鏡對(duì)稱，N應(yīng)取奇數(shù)。fr很低時(shí)，fc也很低，由調(diào)制帶來(lái)的諧波不易濾除。fr很高時(shí)，fc會(huì)過(guò)高，使開(kāi)關(guān)器件難以承受。2）同步調(diào)制——載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式，當(dāng)變20自然采樣法按照SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制功率開(kāi)關(guān)的通斷，這種生成SPWM波形的方法規(guī)則采樣法工程實(shí)用方法，效果接近自然采樣法，計(jì)算量比自然采樣法小得多6.2.3規(guī)則采樣法自然采樣法按照SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自然21三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期Tc。自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和三角波(負(fù)峰點(diǎn))重合。規(guī)則采樣法使兩者重合，使計(jì)算大為減化。如圖所示確定A、B點(diǎn)，在tA和tB時(shí)刻控制開(kāi)關(guān)器件的通斷。脈沖寬度δ和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近。

規(guī)則采樣法原理ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d圖6-12規(guī)則采樣法三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期Tc。規(guī)則采樣法原理u22規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo)正弦調(diào)制信號(hào)波三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度a稱為調(diào)制度，0≤a<1；wr為信號(hào)波角頻率從圖得,

ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo)正弦調(diào)制信號(hào)波三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊23第六章PWM控制技術(shù)?小結(jié)PWM控制技術(shù)的地位PWM控制技術(shù)是在電力電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，并對(duì)電力電子技術(shù)產(chǎn)生了十分深遠(yuǎn)影響的一項(xiàng)技術(shù)。器件與PWM技術(shù)的關(guān)系IGBT、電力MOSFET等為代表的全控型器件的不斷完善給PWM控制技術(shù)提供了強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)。PWM控制技術(shù)用于直流斬波電路直流斬波電路實(shí)際上就是直流PWM電路，是PWM控制技術(shù)應(yīng)用較早也成熟較早的一類電路，應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)就構(gòu)成廣泛應(yīng)用的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)。第六章PWM控制技術(shù)?小結(jié)PWM控制技術(shù)的地位24PWM控制技術(shù)用于交流—交流變流電路斬控式交流調(diào)壓電路和矩陣式變頻電路是PWM控制技術(shù)在這類電路中應(yīng)用的代表。目前其應(yīng)用都還不多。但矩陣式變頻電路因其容易實(shí)現(xiàn)集成化，可望有良好的發(fā)展前景。PWM控制技術(shù)用于交流—交流變流電路25PWM控制技術(shù)用于逆變電路PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最具代表性。正是由于在逆變電路中廣泛而成功的應(yīng)用，才奠定了PWM控制技術(shù)在電力電子技術(shù)中的突出地位。除功率很大的逆變裝置外，不用PWM控制的逆變電路已十分少見(jiàn)。第5章因尚未涉及到PWM控制技術(shù)，因此對(duì)逆變電路的介紹是不完整的。學(xué)完本章才能對(duì)逆變電路有較完整的認(rèn)識(shí)。PWM控制技術(shù)用于逆變電路26PWM控制技術(shù)用于整流電路PWM控制技術(shù)用于整流電路即構(gòu)成PWM整流電路?？煽闯赡孀冸娐分械腜WM技術(shù)向整流電路的延伸。PWM整流電路已獲得了一些應(yīng)用，并有良好的應(yīng)用前景。PWM整流電路作為對(duì)第2章的補(bǔ)充，可使我們對(duì)整流電路有更全面的認(rèn)識(shí)。PWM控制技術(shù)用于整流電路27PWM控制技術(shù)與相位控制技術(shù)以第2章相控整流電路和第4章交流調(diào)壓電路為代表的相位控制技術(shù)至今在電力電子電路中仍占據(jù)著重要地位。以PWM控制技術(shù)為代表的斬波控制技術(shù)正在越來(lái)越占據(jù)著主導(dǎo)地位。相位控制和斬波控制分別簡(jiǎn)稱相控和斬控。把兩種技術(shù)對(duì)照學(xué)習(xí)，對(duì)電力電子電路的控制技術(shù)會(huì)有更明晰的認(rèn)識(shí)。返回PWM控制技術(shù)與相位控制技術(shù)返回28第6章PWM控制技術(shù)

PWM(PulseWidthModulation)控制就是脈寬調(diào)制技術(shù)：即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值)。第3、4章已涉及到PWM控制，第3章直流斬波電路采用的就PWM技術(shù)；第4章的4.1斬控式調(diào)壓電路和4.4矩陣式變頻電路都涉及到了。

PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。

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1）重要理論基礎(chǔ)——面積等效原理沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。沖量窄脈沖的面積效果基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖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)6.1PWM控制的基本原理1）重要理論基礎(chǔ)——面積等效30b)具體的實(shí)例說(shuō)明“面積等效原理”a）e(t)－電壓窄脈沖，是電路的輸入。

i(t)－輸出電流，是電路的響應(yīng)。

b)具體的實(shí)例說(shuō)明“面積等效原理”a）e(t)－電壓窄脈沖31Ouωt>SPWM波Ouωt>Ouωt>2）SPWM波用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波？Ouωt>SPWM波Ouωt>Ouωt>2）SPWM波用一32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。Ouωt>SPWM波Ouωt>如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波Ouωt>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。O33OwtUd-Ud對(duì)于正弦波的負(fù)半周，采取同樣的方法，得到PWM波形，因此正弦波一個(gè)完整周期的等效PWM波為：OwtUd-Ud根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，而且這種方式在實(shí)際應(yīng)用中更為廣泛。OwtUd-Ud對(duì)于正弦波的負(fù)半周，采取同樣的方法，得到PW34等幅PWM波輸入電源是恒定直流

第3章的直流斬波電路6.2節(jié)的PWM逆變電路6.4節(jié)的PWM整流電路不等幅PWM波輸入電源是交流或不是恒定的直流

4.1節(jié)的斬控式交流調(diào)壓電路4.4節(jié)的矩陣式變頻電路OwtUd-UdUoωt3）PWM波等幅PWM波不等幅PWM波OwtUd-UdUoωt3）PWM35PWM電流波電流型逆變電路進(jìn)行PWM控制，得到的就是PWM電流波。PWM波可等效的各種波形直流斬波電路直流波形SPWM波正弦波形等效成其他所需波形，如:所需波形等效的PWM波PWM電流波PWM波可等效的各種波形所需波形等效36目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。逆變電路是PWM控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場(chǎng)合。本節(jié)內(nèi)容構(gòu)成了本章的主體。PWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實(shí)用的PWM逆變電路幾乎都是電壓型電路。目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。376.2PWM逆變電路及其控制方法

計(jì)算法的概念：根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷，就可得到所需PWM波形。當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化。

調(diào)制法：通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；與任一平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交，在交點(diǎn)控制器件通斷，就得寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，符合PWM的要求。調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，得到的就是SPWM波6.2.1計(jì)算法和調(diào)制法6.2PWM逆變電路及其控制方法計(jì)算法的概念：調(diào)制38等腰三角波或鋸齒波等腰三角波上任一點(diǎn)的水平寬度和高度成線性關(guān)系，且左右對(duì)稱，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，如在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖調(diào)制法把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)信號(hào)波得調(diào)制得到所期望的PWM波形等腰三角波等腰三角波上任一點(diǎn)的水平寬度和高度成線性關(guān)系，且左39V1和V2的通斷狀態(tài)是互補(bǔ)的；V3和V4的通斷狀態(tài)也是互補(bǔ)的。uo正半周：V1保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)。io為正的區(qū)間：V1和V4通態(tài)時(shí)，uo為Ud。V1和VD3通態(tài)時(shí)，uo為0。io為負(fù)的區(qū)間：VD1和VD4通態(tài)時(shí)，uo為Ud。V3

和VD1通態(tài)時(shí)，uo為0。V1和V2的通斷狀態(tài)是互補(bǔ)的；V3和V4的通斷狀態(tài)也是互補(bǔ)40調(diào)制信號(hào)ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角波，在負(fù)半周為負(fù)極性的三角波在ur和uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制IGBT的通斷

ur正半周，V1保持通，V2保持?jǐn)喈?dāng)ur>uc時(shí)使V4通，V3斷，uo=Ud當(dāng)ur<uc時(shí)使V4斷，V3通，uo=0

單極性PWM控制方式（單相橋逆變）

Ur負(fù)半周，V1保持?jǐn)?，V2保持通當(dāng)ur<uc時(shí)使V3通，V4斷，uo=－Ud當(dāng)ur>uc時(shí)使V3斷，V4通，

uo=0單極性PWM控制方式Ur半個(gè)周期內(nèi)三角波載波只在正極性或負(fù)極性一種極性范圍內(nèi)變化，所得PWM波形的控制方法表示uo的基波分量調(diào)制信號(hào)ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角41雙極性PWM控制方式（單相橋逆變）雙極性PWM控制方式在ur的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得PWM波也有正有負(fù)

在ur一個(gè)周期內(nèi),輸出PWM波只有±Ud兩種電平同樣在調(diào)制信號(hào)ur和載波信號(hào)uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制哥開(kāi)關(guān)器件的通斷

ur正負(fù)半周，對(duì)各開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同

當(dāng)ur>uc時(shí)，給V1和V4導(dǎo)通信號(hào)，給V2和V3關(guān)斷信號(hào)如io>0，則V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，

不管哪種情況uo=Ud當(dāng)ur<uc時(shí)，給V2和V3導(dǎo)通信號(hào)，給V1和V4關(guān)斷信號(hào)如io<0，V2和V3通如io>0，VD2和VD3通，不管哪種情況uo=-Ud雙極性PWM控制方式（單相橋逆變）雙極性PWM控制方式在u42圖6-5雙極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud圖6-5單極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud對(duì)照上述兩圖可以看出，單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采用雙極性調(diào)制，由于對(duì)開(kāi)關(guān)器件通斷控制的規(guī)律不同，它們的輸出波形也有較大的差別。圖6-5雙極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtu43雙極性PWM控制方式（三相橋逆變）U、V和W三相的PWM控制通常公用三角波載波uc，三相的調(diào)制信號(hào)urU、urV和urW依次相差120°U、V和W各相功率開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同當(dāng)urU>uc時(shí)，給V1導(dǎo)通信號(hào)，給V4關(guān)斷信號(hào)，則uUN’=Ud/2

當(dāng)urU<uc時(shí)，給V4導(dǎo)通信號(hào)，給V1關(guān)斷信號(hào)，則uUN’=-Ud/2

當(dāng)給V1(V4)加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是V1(V4)導(dǎo)通，也可能是二極管VD1(VD4)續(xù)流導(dǎo)通雙極性PWM控制方式（三相橋逆變）U、V和W三相的PWM控制44

uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2兩種電平線電壓波形uUV的波形可由uUN’-uVN’得出當(dāng)1和6通時(shí)，uUV=Ud

當(dāng)3和4通時(shí)，uUV=－Ud當(dāng)1和3或4和6通時(shí)，uUV=0逆變器輸出線電壓PWM波由±Ud和0三種電平構(gòu)成負(fù)載向電壓uUN可由下式求得負(fù)載相電壓PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共5種電平組成uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2兩種45同一相上下兩臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，為防止上下臂直通而造成短路，在上下兩臂切換時(shí)留一小段上下臂都施加關(guān)斷信號(hào)的死區(qū)時(shí)間死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短主要由功率開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間決定死區(qū)時(shí)間會(huì)給輸出的PWM波帶來(lái)影響，使其稍稍偏離正弦波同一相上下兩臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，為防止上下臂直通而造成短路，在466.2.2異步調(diào)制和同步調(diào)制根據(jù)載波和信號(hào)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。通常保持fc固定不變，當(dāng)fr變化時(shí)，載波比N是變化的在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱當(dāng)fr較低時(shí)，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較小當(dāng)fr增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱的影響就變大載波比載波頻率fc與調(diào)制信號(hào)頻率fr之比，N=fc/fr1）異步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式6.2.2異步調(diào)制和同步調(diào)制根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及472）

同步調(diào)制——載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式，當(dāng)變頻時(shí)使載波與信號(hào)波保持同步，即N等于常數(shù)。ucurUurVurWuuUN'uVN'OttttOOOuWN'2Ud-2Ud同步調(diào)制三相PWM波形基本同步調(diào)制方式，fr變化時(shí)N不變，信號(hào)波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定。三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱。為使一相的PWM波正負(fù)半周鏡對(duì)稱，N應(yīng)取奇數(shù)。fr很低時(shí)，fc也很低，由調(diào)制帶來(lái)的諧波不易濾除。fr很高時(shí)，fc會(huì)過(guò)高，使開(kāi)關(guān)器件難以承受。2）同步調(diào)制——載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式，當(dāng)變48自然采樣法按照SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制功率開(kāi)關(guān)的通斷，這種生成SPWM波形的方法規(guī)則采樣法工程實(shí)用方法，效果接近自然采樣法，計(jì)算量比自然采樣法小得多6.2.3規(guī)則采樣法自然采樣法按照SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自然49三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期Tc。自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和三角波(負(fù)峰點(diǎn))重合。規(guī)則采樣法使兩者重合，使計(jì)算大為減化。如圖所示確定A、B點(diǎn)，在t