单双极性PWM波形调制方法.doc

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1、PWM波形调制方法图6-20二重PWM型逆变电路14.0引言ØPWM（PulseWidthModulation）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）Ø直流斩波电路采用Ø斩控式交流调压电路，矩阵式变频电路Ø本章内容ØPWM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Ø本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术Ø也介绍PWM整流电路14.1PWM控制的基本原理Ø理论基础Ø冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上

2、时，其效果基本相同Ø冲量指窄脉冲的面积Ø效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同Ø低频段非常接近，仅在高频段略有差异图6-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲Ø一个实例图6-2a的电路v电路输入：u(t)，窄脉冲，如图6-1a、b、c、d所示v电路输出：i(t)，图6-2bØ面积等效原理图6-2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形Ø用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波v正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等v用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等v宽度按正弦规律变化vSPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形

3、v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图6-3用PWM波代替正弦半波Ø等幅PWM波和不等幅PWM波Ø由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波v如直流斩波电路及本章主要介绍的PWM逆变电路和PWM整流电路Ø输入电源是交流，得到不等幅PWM波v如斩控式交流调压电路和矩阵式变频电路Ø基于面积等效原理进行控制，本质是相同的ØPWM电流波Ø电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波ØPWM波形可等效的各种波形Ø直流斩波电路：等效直流波形ØSPWM波：等效正弦波形Ø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

4、面积原理14.2PWM逆变电路及其控制方法Ø目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术Ø逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合Ø本节内容构成了本章的主体ØPWM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14.2.1计算法和调制法Ø计算法v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v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Ø调制法v输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波v通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波v等腰三角波应用最多，其任一点

5、水平宽度和高度成线性关系且左右对称Ø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Ø调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波Ø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Ø结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明:工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补Ø控制规律vuo正半周，V1通，V2断，V3和V4交替通断v负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负v负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于UdvV4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0v负载电

6、流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=UdØV4关断V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0Øuo总可得到Ud和零两种电平Øuo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平图6-4单相桥式PWM逆变电路Ø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vur正半周，V1保持通，V2保持断w当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Udw当uruc

7、时使V3断，V4通，uo=0w虚线uof表示uo的基波分量图6-5单极性PWM控制方式波形Ø双极性PWM控制方式（单相桥逆变）v在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负v在ur一周期内，输出PWM波只有±Ud两种电平v仍在调制信号ur和载波信号uc的交点控制器件的通断vur正负半周，对各开关器件的控制规律相同v当ur>uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号v如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，uo=UdØ当ur