《WM控制基础》PPT课件

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1、第二章电力电子变频器及PWM控制原理山东大学2.3PWM控制基础采用晶闸管元件的六脉波PAM变频调速系统在运行中存在如下问题：（1）整流和逆变需要两套晶闸管元件，主电路开关元件较多，装置庞大；（2）低频时网侧功率因数低，谐波高，对电网污染大；（3）由于中间直流环节大惯性元件存在，使系统的动态响应缓慢；（4）逆变器输出谐波分量大，产生较大的脉动转矩，低速时尤为严重。www.sdu.edu.cn2.3PWM控制基础PAM控制它是把变压（VV）与变频（VF）分开完成，前面的环节用来改变直流电压的幅值，后面的环节用来改

2、变逆变器输出的频率，这种分别控制直流电压幅值和交流输出频率的方法称为脉冲幅值调制方式（PulseAmplitudeModulation）方式，简称PAM控制方式；www.sdu.edu.cn2.3PWM控制基础ACSCR可控整流器六拍逆变器DCAC~50Hz调频调压PAM交-直-交变频器www.sdu.edu.cn2.3PWM控制基础随着自关断型电力电子器件（如GTO、GTR、IGBT、MOSFET等）、微电子技术及微计算机技术的发展，采用脉宽调制（PWM）控制技术的变频调速器蓬勃发展起来。PWM变频器基本解决

3、了常规六脉波变频器中存在的问题，成为现代交流调速技术发展最快的一个领域。www.sdu.edu.cnPWM控制它是把变压（VV）与变频（VF）集中于逆变器完成，即前面为不可控整流器，中间直流电压恒定，而后由逆变器同时完成变压与变频，逆变器采用脉冲宽度调制（PulseWidthModulation）的方式，简称PWM控制方式。www.sdu.edu.cn2.3PWM控制基础交-直-交PWM变压变频器变压变频(VVVF)中间直流环节恒压恒频(CVCF)PWM逆变器DCACAC~50Hz调压调频Cwww.sdu.ed

4、u.cn2.3.1.PWM控制原理1964年，德国的A.Schonung等率先把通信系统中的调制技术应用到交流调速领域，提出了脉宽调制变频的思想。其基本思想是用一系列等幅不等宽的矩形脉冲来逼近理想正弦波，即通过控制逆变器功率开关器件导通或关断，在逆变器输出端获得一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形。改变矩形脉冲的宽度和调制周期就可以改变输出电压的幅值和频率。www.sdu.edu.cn在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不等的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。2.3.1.PWM控制原理www.

5、sdu.edu.cn按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidalpulsewidthmodulation，SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。怎样才能得到所需要的PWM脉冲序列呢？2.3.1.PWM控制原理www.sdu.edu.cn2.3.1.PWM控制原理www.sdu.edu.cn以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrierwave），

6、并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulationwave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。2.3.1.PWM控制原理www.sdu.edu.cn注意:（1）PWM脉冲特点：高度相等，中心矩相等，但宽度呈正弦变化；（2）SPWM波仍有高次谐波，但幅值较大的低次谐波都被消除或被有效地抑制了；（3）PWM控制方式，要求使用高开关频率的电力电子元件；（4）PWM技术在本质上是变压技术而不是变频技术，是

7、一种区别于PAM的调压方式。2.3.1.PWM控制原理www.sdu.edu.cn2.3.1PWM控制原理在PWM控制中，一般定义调制比为式中，Urm是正弦调制波的幅值；Ucm是三角载波的幅值。通常M在0~1之间变化，以调节输出电压的幅值。（2-7）www.sdu.edu.cn2.3.2PWM变频器VT1BCAUdCVT4~VT3VT5VT6VT2M3~(a)图2-18PWM变频器的原理图(a)主电路www.sdu.edu.cn3个参考信号互差120°且共用一个载波信号。ura参考信号发生器三角波发生器驱动VT

8、1~VT6udaudbudcurburc−−−ut2.3.2PWM变频器www.sdu.edu.cn调频原理：改变参考波频率，即可调节SPWM波的基波频率；调压原理：改变参考波幅值，即可调节SPWM波的宽度，从而改变输出电压的有效值；2.3.2PWM变频器www.sdu.edu.cnPWM和PAM控制的区别（1）逆变器的开关采用全控型器件，只有一个功率级；（2）采用不控整流，电网功率因