电力电子技术第七章PWM控制技术.ppt

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1、第7章PWM控制技术7.1PWM控制的基本原理7.2PWM逆变电路及其控制方法7.3PWM跟踪控制技术2/60引言■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）。■第5章的直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，第6章中涉及到PWM控制技术的地方有两处，一处是第6.1节中的斩控式交流调压电路，另一处是第6.4节矩阵式变频电路。■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

2、用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。3/607.1PWM控制的基本原理■面积等效原理◆是PWM控制技术的重要理论基础。◆原理内容：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。☞冲量即指窄脉冲的面积。☞效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。☞如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。◆实例☞将图7-1a、b、c、d所示的脉冲作为输入，加在图7-2a所示的R-L电路上，设其电流i(t)为电路的输出，图7-2b给出了不同窄脉冲时i(t)的响应波形。图7-

3、1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲图7-2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形4/607.1PWM控制的基本原理■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

4、（SinusoidalPWM）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。■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。图7-3用PWM波代替正弦半波5/607.2PWM逆变电路及其控制方法7.2.1计算法和调制法7.2.2异步调制和同步调制7.2.3规则采样法7.2.4PWM逆变电路的谐波分析6/607.2.1计算法和调制法■计算法◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数，将PWM波形中各脉冲的宽度

5、和间隔准确计算出来，按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形，这种方法称之为计算法。◆计算法是很繁琐的，当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。■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齿波作为载波，其中等腰三角波应用最多。7/607.2.1计算法和调制法图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

6、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。√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-

7、Ud和零两种电平。阻感负载8/607.2.1计算法和调制法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图7-4单相桥式PWM逆变电路图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ur

8、。√当ur>uc时使V3关断，V4导通，uo=0。9/607.2.1计算法和调制法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图7-4单相桥式PWM逆变电路图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