《PWM控制技术》PPT课件.ppt

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1、第7章PWM控制技术7.1PWM控制的基本原理7.2PWM逆变电路及其控制方法7.3PWM跟踪控制技术7.4PWM整流电路及其控制方法2/60引言■PWM（PulseWidthModulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即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）。■第5章的直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术(等幅等宽)，第6章中涉及到PWM控制技术的地方有两处，一处是第6.1节中的斩控式交流调压电路(等宽不等幅)，另一处是第6.4节矩阵式变频电路(既

2、不等宽也不等幅)。■PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。3/60引言■PWM技术的发展◆1963年，F.G.Turnbull提出了消除特定谐波法；◆1964年，A.Schnoung和H.Stemmler把通信系统中的调制技术应用到交流传动系统中，产生了SPWM技术；◆1975年，S.R.Bowes推广了SPWM技术，相继提出全数字化SPWM技术方案，规则采样数字化PWM方案，准优化PWM技术；◆1983年，J

3、.Holtz提出了空间向量PWM技术，采用电动机磁链圆形轨迹控制；◆1977~1986年，G.S.Buja,F.C.Zack和K.Taniguchi等人提出电流畸变率最小、效率最优及转矩脉动最小的最优PWM法；◆1980年，A.B.Plunkett提出电流环比较PWM技术，实现了全数字化无差拍控制PWM技术；◆1994年，J.Sun提出实时完成优化PWM方案；◆1993~1994年，A.M.Trzgnadlowsky,V.G.Agelidis提出随机PWM法，从改变谐波的频谱分布入手，达到抑制噪声

4、和机械共振的目的；4/607.1PWM控制的基本原理■面积等效原理◆是PWM控制技术的重要理论基础。◆原理内容：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。☞冲量即指窄脉冲的面积。☞效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。☞如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。◆实例☞将图7-1a、b、c、d所示的脉冲作为输入，加在图7-2a所示的R-L电路上，设其电流i(t)为电路的输出，图7-2b给出了不同窄脉冲时i(t)的响应波形。图7-1形状

5、不同而冲量相同的各种窄脉冲图7-2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形5/607.1PWM控制的基本原理■用PWM波代替正弦半波◆将正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲宽度为/N，但幅值顶部是曲线且大小按正弦规律变化的脉冲序列组成的。◆把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，这就是PWM波形。◆对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。◆脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波

6、形，也称SPWM（SinusoidalPWM）波形。■PWM波形可分为等幅PWM波和不等幅PWM波两种，由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波。■基于等效面积原理，PWM波形还可以等效成其他所需要的波形，如等效所需要的非正弦交流波形等。图7-3用PWM波代替正弦半波6/607.2PWM逆变电路及其控制方法7.2.1计算法和调制法7.2.2异步调制和同步调制7.2.3规则采样法7.2.4PWM逆变电路的谐波分析7.2.5提高直流电压利用率和减少开关次数7.2.6空间矢量SVPWM控制7.2.7P

7、WM逆变电路的多重化7/607.2.1计算法和调制法■计算法◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数，将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算出来，按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形，这种方法称之为计算法。◆计算法是很繁琐的，当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。■调制法◆把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。◆通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，其中等腰三角波应用最

8、多。8/607.2.1计算法和调制法■调制法◆载波为等腰三角波，输出脉冲的上升沿和下降沿都被控制，称为双边调制（对称载波)，谐波特性好。◆载波为锯齿波，只控制上升沿或下降沿中的一个变化沿，称为单边调制（非对称载波），电路和软件简单，谐波特性不好。9/607.2.1计算法和调制法图7-4单相桥式PWM逆变电路■单相桥式PWM逆变电路（调制法）◆电路工作过程☞工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补，比如在uo正半周，V1导通，V2关断，V3和V4交替通断。☞负载电流比电压滞后，