SPWM型变频器的主电路,单项SPWM与三相SPWM的控制原理.doc

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1、SPWM型变频器的主电路,单项SPWM与三相SPWM的控制原理  PWM的全称是PulseWidthModulaTIon(脉冲宽度调制),它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。广泛地用于电动机调速和阀门控制,比如电动车电机调速就是使用这种方式。所谓SPWM,就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式,脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列,这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛地用于直流交流逆变器等,比如高级一些的UPS就是一个例子。三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出,在变频器领域被

2、广泛的采用。    SPWM型变频器的主电路  使用单相电源和三相电源的SPWM型变频器主电路分别如图1和图2所示。  图2中为了限制泵升电压,在电路中的直流侧并联了电阻R0和可控晶体管V0,当泵升电压超过一定数值时,使V0导通,让R0消耗掉多余的电能。        单项SPWM与三相SPWM的控制原理    单项SPWM控制原理  图1是采用电力晶体管作为开关器件的电压型单相桥式逆变电路。?    控制V4或V3通断的方法如图2所示。    图1所示的单相桥式逆变电路采用双极性控制方式时的波形如图3所示。

3、      三相SPWM控制原理  在PWM型逆变电路中,使用最多的是图1(a)所示的三相桥式逆变电路,其控制方式一般都采用双极性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波uc,三相调制信号urU、urV?和urW的相位依次相差120°。U、V和W各相功率开关器件的控制规律相同,现以U相为例来说明。当urU》uc时,给上桥臂晶体管V1以导通信号,给下桥臂晶体管V4以关断信号,则U相相对于直流电源假想中点N′的输出电压uUN′=Ud/2。当urU《uc时,给V4以导通信号,给V1以关断信号,则uUN

4、′=Ud/2。  V1和V4的驱动信号始终是互补的。当给V1(V4)加导通信号时,可能是V1(V4)导通,也可能二极管VD1(VD4)续流导通,这要由感性负载中原来电流的方向和大小来决定,和单相桥式逆变电路双极性SPWM控制时的情况相同。V相和W相的控制方式和U相相同。uUN′、uVN′和uWN′的波形如图1(b)所示。可以看出,这些波形都只有±Ud/2两种电平。像这种逆变电路相电压(uUN′、uVN′和?uWN′)只能输出两种电平的三相桥式电路无法实现单极性控制。  图中线电压uUV的波形可由uUN′-uV

5、N′得出。可以看出,当臂1和6导通时,uUV=Ud,当臂3和4导通时,uUV=-Ud,当臂1和3或4和6导通时,uUV=0,因此逆变器输出线电压由+Ud、-Ud和零三种电平构成。负载相电压uUN可由下式求得    从图中可以看出,它由(±2/3)Ud,(±1/3)Ud和零共5种电平组成。      在双极性SPWM控制方式中,同一相上、下两个臂的驱动信号都是互补的。但实际上为了防止上、下两个臂直通而造成短路,在给一个臂施加关断信号后,再延迟Δt时间,才给另一个臂施加导通信号。延迟时间的长短主要由功率开关器件的

6、关断时间决定。这个延迟时间将会给输出的PWM波形带来影响,使其偏离正弦波。

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