单极性正弦波脉宽调制ppt课件.ppt

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1、单极性正弦波脉宽调制电路一、脉宽调制控制电路的工作原理∞++N-R2R3RPR1RLUPu0ukUbECULVVD图9-8PWM控制电路原理运算放大器N在开环状态，可将连续电压信号变成脉冲电压信号。二极管VD在V断开时为感性负载RL提供释放电感储能形成续流回路。N的反相端输入三个信号：一个是三角波调制信号up，其频率是主电路所需的开关调制频率；另一个是控制电压uc,其极性与大小随时间可变；再一个是负偏置电压uo,其作用是在uc=0时通过Rp的调节使比较器的输出电压ub为宽度相等的正负方波，如图a所示。当控制电压uc>0时，锯齿波过零的时间提前，结果在输出端得到正半波

2、比负半波窄的调制方波，如图b所示。当uc<0时锯齿波过零的时间后移，结果在输出端得到正半波比负半波宽的调制方波。图9-9锯齿波脉宽调制波形图a)b)c)ttttttttOOOOOtOOOOTTTτττuPuPuPubububuP+uk+u0uP+uk+u0uP+uk+u0式中ukm——控制信号uk的最大值。图9-10PWM控制负载的波形图tt2T2TTTT+τT+τττOOuLuLULULEE二、脉宽调制电路脉宽（脉冲宽度）调制器是一个自动的电压-脉宽变换器(亦称V/W电路)。对它的基本要求是死区要小，调宽脉冲的前后沿的斜率要大，也就是比较器的灵敏度要足够高。在设计

3、脉宽调制器的实际电路时，应使其简单、可靠，且不受外界干扰。比较器的灵敏度与系统的控制模式、实际控制系统的具体要求等有关，应综合考虑，否则在整个系统的线路处理上会带来一定困难。同时还需考虑与功率转换电路的耦合问题。三、PWM功率转换电路根据调制脉冲的极性可分为单极式和双极式调制两种；根据载波信号和基准信号的频率之间的关系，又可分为同步式和异步式两种。(三)H型双极式可逆PWM控制电路H型控制电路在控制方式上分双极式、单极式和受限单极式三种。ub1,ub4411-E2211tttttOOOOOub2,ub3TτEiauABia3ub2ub44M2V1V3V4V2VD3V

4、D2VD1VD4ub1ub3EiaAB13（重载）（轻载）4图9-17H型双极式PWM控制电路及其波形a）电路原理图b）电压电流波形图示的H形双极式PWM控制电路由4个大功率晶体管和四个续流二极管组成。4个大功率管分为两组V1、V4为一组，V2和V3为一组。在基极驱动信号ub1=ub4，ub2=ub3=-ub1的作用下，同一组的两个晶体管同时导通或同时关断，两组晶体管自己交替导通和截止。在[0,τ)期间，V1、V4饱和导通，V2和V3截止，E加在电枢AB两端，uAB=+E；在[τ,T)期间，V1，V4截止，但V3，V3不能立即导通，电枢电流ia沿回路经VD2，VD3

5、续流，uAB=-E。在t>T时ub1,ub4变正，但由于电枢反电动势的作用，V1，V4不能立即导通，ia沿回路经VD4，VD1续流反向电流ia降至零后，VD4，VD1切断，V1，V4，导通。四、同步式与异步式脉宽调制控制电路定义：调制控制中，若载波信号为等腰三角波，基准信号采用正弦波，则称为正弦波脉宽调制，简称SPWM。图9-19单极性正弦波脉宽调制a)b)UAB倒相器正弦波基准信号振荡器三角波振荡器半波整流电路比较器V1M半波整流电路比较器V2V3V4ECABuPuc-ucE-ucucuPuOO-Eωtωtπ相关电路及相应功能该电路运用运放及二极管实现对输入的三角

6、波信号进行处理得到单极性的三角波，即up。该部分电路对正弦波信号进行半波整流，得到uc。该部分电路对反相后的正弦波进行整流，得到-uc。该电路是个比较器，通过比较up和uc,up和-uc，产生正弦脉冲，来控制晶体管工作。正弦波经整流输出与三角波信号up比较产生正脉冲使功率晶体管V1,V2工作，使电源E通过V1,V4，在AB两端形成正的电压脉冲UAB；而正弦波uc的负半波经倒相成正半波再经整流后与三角波比较产生正脉冲使V2、V3管工作，则在AB两端形成负的电压脉冲UBA。单极性:指载波信号与基准信号始终保持同极性的关系，即正弦波处于正半周时，载波信号在正值范围内变化，

7、产生正的调制脉冲列。而正弦波处于负半周时，产生负的调制脉冲列。采用正弦波调制后的输出电压脉冲UAB具有以下特点：在半个周期内，两边的脉冲宽度小，中间的脉冲宽度大，各脉冲的宽度基本上按正弦分布。它比单极性直流脉宽调制的输出电压波形更接近于正弦。定义载波频率fp与调制波频率fk之比为载波比N，即N=fp/fk。用三角波up幅值Upm与正弦波uk幅值Ukm之比m=Upm/Ukm表示调节脉冲宽度的能力，m愈大，uk幅值就愈小，则等高不等宽脉冲宽度变窄，输出电压减小。根据载波比的变化与否可分为同步式调制控制与异步式调制控制。（一）同步式调制控制在同步式调制控制方式中，N为