第六章 脉宽调制控制,PWM控制技术

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1、第六章PWM控制技术本章所要讲述的内容PWM控制的基本原理PWM逆变电路及其控制方法本章重点PWM控制的基本原理第2页PWM(PulseWidthModulation)控制就是脉宽调制技术：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的波形（含形状和幅值)。PWM技术在逆变电路中的应用最为广泛，目前应用的逆变电路绝大部分都是PWM型逆变电路。PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。基本概念第3页6.1PWM控制的基本原理理论基础——采样控制理论（面积等效原理）冲

2、量（面积）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6.1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)e）输出波形第4页6.1PWM控制的基本原理用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。像这种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（SinusoidalPWM）波形。

3、要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实际应用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路。图6.2（P151，图6-3)第5页6.2PWM逆变电路及控制方法产生PWM波形的常用方法——计算法、调制法和跟踪控制法调制法:结合IGBT单相桥式电压型逆变电路进行说明,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。工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。图6.3单相桥式PWM逆

4、变电路（p152,图6-4）第6页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。负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud。V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。6.2PWM逆变电路及控制方法第7页6.2PWM逆变电路及控制方法V4关断V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。uo总可得到Ud和零两种电平。uo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-U

5、d和零两种电平。第8页调制信号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和uc的交点时刻控制IGBT的通断。6.2PWM逆变电路及控制方法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud表示uo的基波分量图6.4单极性PWM控制方式波形（p153,图6-5）单极性PWM控制方式第9页在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ur＜uc时，使V4关断，V3导通，uo=0。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud

6、表示uo的基波分量6.2PWM逆变电路及控制方法第10页在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态，当ur＜uc时，使V3导通，V4关断，uo＝-Ud；当ur＞uc时，使V3关断，V4导通，uo=0。这样，就得到了SPWM波形uo。6.2PWM逆变电路及控制方法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud表示uo的基波分量第11页双极性PWM控制方式6.2PWM逆变电路及控制方法图6.5双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正

7、有负，其幅值只有±Ud两种电平。第12页同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud6.2PWM逆变电路及控制方法第13页6.2PWM逆变电路及控制方法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud当ur>uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号。如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，uo=Ud。当ur

8、>0，VD2和VD3通，uo=-Ud。第14页三相SPWM逆变电路和PWM控制方式6.2PWM逆变电路及控制方法图6.6三相桥式PWM型逆变电路（p153，图6-7）三相的PWM控制公用三角波载波uc三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120°第15页ucurUurVurWuuUN'uVN'uWN'uUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?