电力电子技术第7章PWM控制技术

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1、7.1PWM控制的基本原理7.2.PWM逆变电路及其控制方法7.1PWM控制的基本原理7.2.PWM逆变电路及其控制方法■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）。■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。PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得实现PWM控制变得十分容易。PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大

2、大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。1)重要理论基础——面积等效原理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。冲量窄脉冲的面积效果基本相同环节的输出响应波形基本相同图7-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲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)冲量相等的各种窄脉冲的响应波形具体的实例说明“面积等效原理”a）e(t)－电压窄脉冲，是电路的输入。i(t)－输出电流，是电路的响应。如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦

3、半波?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。Ouωt>SPWM波Ouωt>Ouωt>■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波形，也称SPWM（Sinuso

4、idalPWM）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。等幅PWM波不等幅PWM波OwtUd-UdUoωt■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。7.1PWM控制的基本原理7.2.PWM逆变电路及其控制方法7.2.1调制法7.2.2异步调制和同步调制7.2.1调制法7.2.2异步调制和同步调制■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

5、齿波作为载波，其中等腰三角波应用最多。图7-4单相桥式PWM逆变电路阻感负载图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，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。√在负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo=Ud。√V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0。图7-4单相桥式PWM逆变电路√在负载电流为负的区间，仍为V1和V4导通时，因io为负，故io实际

6、上从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。√V4关断，V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。√uo总可以得到Ud和零两种电平。☞在uo的负半周，让V2保持通态，V1保持断态，V3和V4交替通断，负载电压uo可以得到-Ud和零两种电平。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图7-5单极性PWM控制方式波形◆单极性PWM控制方式☞调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。☞在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态。√当ur>uc时使V4导通，V3关断，uo=Ud。√当u

7、ruc时使V3关断，V4导通，uo=0。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图7-6双极性PWM控制方式波形◆双极性PWM控制方式☞在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制各开关器件的通断。☞在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得的PWM波也是有正有负，在ur的一个周期内

8、，输出的PWM波只有±Ud两种电平。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图7-6双极性PWM控制方式波形◆双极性PWM控制方式☞在ur的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。√当ur>uc时，V1和V4导通，V2和V3关断，