电力电子基础7(重要).ppt

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1、第七讲脉宽调制（PWM）技术1电力电子基础FundamentalPowerElectronics第七讲脉宽调制(PWM)技术第七讲脉宽调制（PWM）技术2脉宽调制(PWM)技术引言PWM控制的基本原理PWM逆变电路及其控制方法PWM跟踪控制技术PWM整流电路及其控制方法矩阵式变换器小结第七讲脉宽调制（PWM）技术31.引言脉宽调制技术(PWM-PulseWidthModulation)：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值)。PWM控制的变流电路主要有：PWM逆变电路、直流斩波电路、PWM整流电路、斩控式调压电路、以及矩阵式变频

2、电路。PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得PWM控制变得容易实现。PWM技术的应用使电力电子装置的性能大大提高，在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。PWM技术在逆变电路中应用最广。本讲主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术第七讲脉宽调制（PWM）技术42.PWM控制的基本原理PWM理论基础—面积等效原理面积相等而形状不同的窄脉冲加在具有低通滤波特性的环节上时，该环节的输出响应波形基本相同该环节的输出响应在低频段非常接近，仅在高频段略有差异形状不同而冲量相同的各种窄脉冲e(t)=f(t)－电压窄脉冲，是电路的输入。i(t)－输出电流，是电

3、路的响应。d)单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)第七讲脉宽调制（PWM）技术5PWM控制的基本原理例1：SPWM调制机理用一系列等幅不等宽的脉冲来等效取代正弦波这些等幅不等宽脉冲与对应的同一采样周期内对应的正弦波面积相等这些等幅不等宽脉冲的宽度按正弦规律变化。若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。因而称为正弦脉宽调制Ouωt>SPWM波Ouωt>Ouωt>将正弦半波采样切割成为一系列不等幅等宽窄脉冲将不等幅等宽窄脉冲系列转化为等幅不等宽窄脉冲系列第七讲脉宽调制（PWM）

4、技术6PWM控制的基本原理单极性SPWM双极性SPWMOwtUd-UdOwtUd-Ud用不同的等幅调宽脉冲波形等效逼近正弦波可获得不同的SPWM第七讲脉宽调制（PWM）技术7PWM控制的基本原理等幅PWM波和不等幅PWM波一端为直流电源采用等幅PWM，如直流斩波电路及PWM逆变、整流电路输入电源是交流时采用不等幅PWM，如斩控式交流调压电路和矩阵式变频电路基于面积等效原理进行控制，本质相同PWM电压、电流波电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波；但电压型逆变电路进行PWM控制最为普遍PWM波形可用于等效的各种波形直流斩波电路：等效直流波形SPWM波：

5、等效正弦波形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，其基本原理仍基于等效面积原理Uoωt等幅调制不等幅调制直流交流交流第七讲脉宽调制（PWM）技术8PWM控制的基本原理PWM（PulseWidthModulation）脉冲宽度调制技术：基于面积等效原理，通过对构造脉冲系列并对其宽度进行调制，来等效地合成所需要的可变幅、可变频波形所需合成的信号称为调制信号。调制信号根据需要可以为正弦、直流、非正弦等各种信号，可比喻为“乘客”，用于传递调制信号的高频信号称为载波，可比喻为“运载工具”；如何搭配载波与调制波称为调制方法。载波的频率要求远高于调制信号的频率。

6、调制信号（正弦、直流等）载波信号（三角、锯齿波等）PWM调制低通滤波恢复调制信号对PWM波形进行傅立叶分析可揭示PWM调制的科学机理第七讲脉宽调制（PWM）技术93.PWM逆变电路及其控制方法计算法和调制法异步调制和同步调制规则采样法PWM逆变电路得谐波分析提高直流电压利用和减少开关次数PWM逆变电路的多重化第七讲脉宽调制（PWM）技术10计算法和调制法数字计算调制法根据正弦波频率、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。当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要相应变化模拟电路调制法输出波

7、形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波。等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称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要求调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波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波第七讲脉宽调制（PWM）技术11计算法和调制法例1：单相桥式PWM电压型逆变电路工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补uo正半周，V1通，V2断，V3和V4交替通断。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

8、段区间为负