电力电子技术与应用5new

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1、SchoolofE.E.,SoutheastUniversity.东南大学电气工程学院电力电子技术与应用第五讲脉宽调制(PWM)技术东南大学电气工程学院2008年第五讲脉宽调制（PWM）技术1概览¢规则采样PWM£常规PWM£空间矢量PWM¢随机采样PWM£滞环PWM£伪随机PWM第五讲脉宽调制（PWM）技术2第五讲脉宽调制（PWM）技术1SchoolofE.E.,SoutheastUniversity.东南大学电气工程学院Introduction-PWMTechniques¢脉宽调制技术(PWM-PulseWidthModulation)：即通过对

2、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、以及矩阵式变频电路。第五讲脉宽调制（PWM）技术3RegularSampledPWMPrinciple规则采样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f(t)f(t)f(t)f(t)δ(t)©e(t)=f(t)－电压窄脉OtOtOtOt冲，是电路的输入。a)矩形脉冲

3、b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲d)单位脉冲函数©i(t)－输出电流，是电路的响应。形状不同而冲量相同的各种窄脉冲第五讲脉宽调制（PWM）技术4第五讲脉宽调制（PWM）技术2SchoolofE.E.,SoutheastUniversity.东南大学电气工程学院RegularSampledPWMPrinciple¢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、可变频波形调制信号（正弦、直流等）PWM低通滤波恢调制复调制信号载波信号（三角、锯齿波等）对

4、PWM波形进行傅立叶分析可揭示PWM调制的科学机理¢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。第五讲脉宽调制（PWM）技术5RegularSampledPWMPrinciple直流等幅PWM波和不等幅PWM波¢输入电源为为稳定直流电源时采用等幅PWM，如直流斩波电路及PWM逆变、整流电路等幅¢输入电源是交流时采用不等幅交流调PWM，如斩控式交流调压电路和矩制阵式变频电

5、路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：等效正弦波形U交流¢还可以等效成其他所需波形，如等不效所需非正弦交流波形等，其基本等原理仍基于等效面积原理幅oωt调制第五讲脉宽调制（PWM）技术6第五讲脉宽调制（PWM）技术3SchoolofE.E.,SoutheastUniversity.东南大学电气工程学院Example-SPWM规则采样PWM过程u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O>ωt¢这些等幅不等宽脉冲与对将正弦半波采样切割成为u一系列不等幅等宽窄脉冲应的同一采样周期内对应的正弦波面

6、积相等¢这些等幅不等宽脉冲的宽Oωt>度按正弦规律变化。若要将不等幅等宽窄脉冲系列转改变等效输出正弦波幅化为等幅不等宽窄脉冲系列u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>OωtSPWM波第五讲脉宽调制（PWM）技术7Example-SPWM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¢单极性（或倍频）SPWMUdOωt-Ud¢双极性SPWM思考问题：Ud为何同样采样开关频率单极性OωtPWM波形的谐波畸变要明显低-Ud于双极性PWM波形？第五讲脉宽调制（PWM）技术8第五讲脉宽调制（PWM）技术4SchoolofE.E.

7、,SoutheastUniversity.东南大学电气工程学院Single-PhaseSPWMInverter¢单相正弦逆变器(双极性PWM)第五讲脉宽调制（PWM）技术9Single-PhaseSPWMInverter¢调制特性:在线性调制范围内(α<1)，SPWM对基波的放大呈线性基波幅值调制系数α放大倍数第五讲脉宽调制（PWM）技术10第五讲脉宽调制（PWM）技术5SchoolofE.E.,SoutheastUniversity.东南大学电气工程学院Single-PhaseSPWMInverter输出电压频谱图谐波分析1.4a=1.0a=0.8

8、¢不同调制比α时单相1.2a=0.5a=0桥式PWM逆变电路输1.0出电压频谱图。0.80.6¢谐波角频率为