正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)

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1、一、正弦波脈寬調(diào)制1、正弦脈寬調(diào)制法（SPWM）：是將每一正弦周期內(nèi)的多個脈沖作自然或規(guī)則的寬度調(diào)制，使其依次調(diào)制出相當(dāng)于正弦函數(shù)值的相位角和面積等效于正弦波的脈沖序列，形成等幅不等寬的正弦化電流輸出。其中每周基波（正弦調(diào)制波）與所含調(diào)制輸出的脈沖總數(shù)之比即為載波比。2、正弦脈寬調(diào)制原理（以單相為例）：以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波（Carrierwave），并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波（Modulationwave），當(dāng)調(diào)制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關(guān)器件的通斷時刻，

2、從而獲得在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波。矩形波的面積按正弦規(guī)率變化。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制（Sinusoidalpulsewidthmodulation，簡稱SPWM），這種序列的矩形波稱作SPWM波。圖1SPWM調(diào)制原理等效原理：如圖1所示，把正弦分成n等分，每一區(qū)間的面積用與其相等的等幅不等寬的矩形面積代替，正弦的正負(fù)半周均如此處理。3、SPWM控制方式：SPWM控制技術(shù)有單極性控制和雙極性控制兩種方式。如果在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得的SPWM波也

3、只處于一個極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式。如果在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也在正負(fù)之間變化，叫作雙極性控制方式。4、正弦脈寬調(diào)制的特點是脈寬調(diào)制是以逆變器的功率器件的快速而有規(guī)律的開關(guān)，形成一系列有規(guī)則的矩形方波，以和期望的控制電壓等效。其特點是基波分量大，2N-1次以下諧波得到有效的擬制，輸出電流接近正弦波。二、交流電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型：1、交流電機數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)：(1)、多變量，強耦合(如圖2)輸入變量：電壓（或電流），頻率輸出變量:轉(zhuǎn)速、磁通（2）、有兩個變量的乘積項。數(shù)學(xué)模型是非線性的。

4、（3）三相異步電機定子有三個繞組，轉(zhuǎn)子也可等效為三個繞組，每個繞組產(chǎn)生磁通時都有自己的電磁慣性，再算上運動系統(tǒng)的機電慣性，和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系，即使不考慮變頻裝置的滯后因素，也是一個八階系統(tǒng)。A1A2Usw1(Is)wF圖2異步電機的多變量、強耦合模型結(jié)構(gòu)（2）、有兩個變量的乘積項。數(shù)學(xué)模型是非線性的。（3）三相異步電機定子有三個繞組，轉(zhuǎn)子也可等效為三個繞組，每個繞組產(chǎn)生磁通時都有自己的電磁慣性，再算上運動系統(tǒng)的機電慣性，和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系，即使不考慮變頻裝置的滯后因素，也是一個八階系統(tǒng)。2、三相異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型：三相異步電

5、機的動態(tài)模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。電機方程3、等效的兩相交流電機繞組：以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準(zhǔn)則，兩相繞組可以和三相繞組彼此等效?；蛘哒f，在三相坐標(biāo)系下的iA、iB、iC，在兩相坐標(biāo)系下的id、iq是等效的，它們能產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動勢。aaaabaiaω1圖3兩相交流繞組特別是：就M、T兩個繞組而言，當(dāng)觀察者站在地面看上去，它們是與三相交流繞組等效的旋轉(zhuǎn)直流繞組；如果跳到旋轉(zhuǎn)著的鐵心上看，它們就的的確確是一個直流電機模型了。這樣，通過坐標(biāo)系的變換，可以找到與交流三相繞組等效的直流電機模型。4、三相--兩相變換（3/2

6、變換）：在三相靜止繞組A、B、C和兩相靜止繞組a、b之間的變換，或稱三相靜止坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系間的變換，簡稱3/2變換。下圖中繪出了A、B、C和a、b兩個坐標(biāo)系，為方便起見，取A軸和a軸重合。設(shè)三相繞組每相有效匝數(shù)為N3，兩相繞組每相有效匝數(shù)為N2，各相磁動勢為有效匝數(shù)與電流的乘積，其空間矢量均位于有關(guān)相的坐標(biāo)軸上。由于交流磁動勢的大小隨時間在變化著，圖中磁動勢矢量的長度是隨意的。（1）三相和兩相坐標(biāo)系與繞組磁動勢的空間矢量AN2iaN3iAabN3iCN3iBN2iβ60o60oCB圖4設(shè)磁動勢波形是正弦分布的，當(dāng)三相總磁動勢與二

7、相總磁動勢相等時，兩套繞組瞬時磁動勢在a、b軸上的投影都應(yīng)相等，寫成矩陣形式，得（2）、三相—兩相坐標(biāo)系的變換矩陣令C3/2表示從三相坐標(biāo)系變換到兩相坐標(biāo)系的變換矩陣，則