電力電子技術(shù)第7章PWM控制技術(shù)課件

7.1

PWM控制的基本原理7.2.

PWM逆變電路及其控制方法7.1

PWM控制的基本原理7.2.

PWM逆變電路及其控制方法■PWM（PulseWidthModulation）控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。■PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻，現(xiàn)在大量應(yīng)用的逆變電路中，絕大部分都是PWM型逆變電路。PWM控制的思想源于通信技術(shù)，全控型器件的發(fā)展使得實現(xiàn)PWM控制變得十分容易。PWM技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，它使電力電子裝置的性能大大提高，因此它在電力電子技術(shù)的發(fā)展史上占有十分重要的地位。沖量相等的各種窄脈沖的響應(yīng)波形具體的實例說明“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)。如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波?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>Ouωt>■用PWM波代替正弦半波◆將正弦半波看成是由N個彼此相連的脈沖寬度為/N，但幅值頂部是曲線且大小按正弦規(guī)律變化的脈沖序列組成的?！舭焉鲜雒}沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)正弦波部分的中點重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，這就是PWM波形?！魧τ谡也ǖ呢?fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形?！裘}沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱SPWM（SinusoidalPWM）波形。7.1

PWM控制的基本原理7.2.

PWM逆變電路及其控制方法7.2.1

調(diào)制法7.2.2

異步調(diào)制和同步調(diào)制7.2.1

調(diào)制法7.2.2

異步調(diào)制和同步調(diào)制圖7-4單相橋式PWM逆變電路

■單相橋式PWM逆變電路（調(diào)制法）◆電路工作過程?工作時V1和V2通斷互補，V3和V4通斷也互補，比如在uo正半周，V1導(dǎo)通，V2關(guān)斷，V3和V4交替通斷。?負(fù)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(fù)?！淘谪?fù)載電流為正的區(qū)間，V1和V4導(dǎo)通時，uo=Ud?！蘓4關(guān)斷時，負(fù)載電流通過V1和VD3續(xù)流，uo=0。圖7-4單相橋式PWM逆變電路

√在負(fù)載電流為負(fù)的區(qū)間，仍為V1和V4導(dǎo)通時，因io為負(fù)，故io實際上從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?！蘵o總可以得到Ud和零兩種電平。?在uo的負(fù)半周，讓V2保持通態(tài)，V1保持?jǐn)鄳B(tài)，V3和V4交替通斷，負(fù)載電壓uo可以得到-Ud和零兩種電平。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud圖7-5單極性PWM控制方式波形

◆單極性PWM控制方式?調(diào)制信號ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角波，在ur的負(fù)半周為負(fù)極性的三角波。?在ur的正半周，V1保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)?！坍?dāng)ur>uc時使V4導(dǎo)通，V3關(guān)斷，uo=Ud?！坍?dāng)ur<uc時使V4關(guān)斷，V3導(dǎo)通，uo=0。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud圖7-6雙極性PWM控制方式波形

◆雙極性PWM控制方式?在調(diào)制信號ur和載波信號uc的交點時刻控制各開關(guān)器件的通斷。?在ur的半個周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得的PWM波也是有正有負(fù)，在ur的一個周期內(nèi)，輸出的PWM波只有±Ud兩種電平。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud圖7-6雙極性PWM控制方式波形

◆雙極性PWM控制方式?在ur的正負(fù)半周，對各開關(guān)器件的控制規(guī)律相同。√當(dāng)ur>uc時，V1和V4導(dǎo)通，V2和V3關(guān)斷，這時如io>0，則V1和V4通，如io<0，則VD1和VD4通，不管哪種情況都是uo=Ud?！坍?dāng)ur<uc時，V2和V3導(dǎo)通，V1和V4關(guān)斷，這時如io<0，則V2和V3通，如io>0，則VD2和VD3通，不管哪種情況都是uo=-Ud。雙極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud單極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud對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，由于對開關(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。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。1）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(dāng)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(fù)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。異步調(diào)制和同步調(diào)制1）異步調(diào)制載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式當(dāng)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)生的不利影響都較小。當(dāng)fr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。通常保持fc固定不變，當(dāng)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(fù)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。2）

同步調(diào)制——載波信號和調(diào)制信號保持同步的調(diào)制方式，當(dāng)變頻時使載波與信號波保持同步，即N等于常數(shù)。ucurUurVurWuuUN'uVN'OttttOOOuWN'2Ud-2Ud圖7-10同步調(diào)制三相PWM波形基本同步調(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。3）分段同步調(diào)制------異步調(diào)制和同步調(diào)制的綜合應(yīng)用。在fr高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過高；在fr低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過低。為防止fc在切換點附近來回跳動，采用滯后切換