電力電子技術(shù)-PWM控制技術(shù)

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1、第七章PWM控制技術(shù)本章主要內(nèi)容7.1PWM控制的基本原理7.2PWM逆變電路及其控制方法7.3PWM跟蹤控制技術(shù)7.4PWM整流電路及其控制方法概述PWM(PulseWidthModulation)控制技術(shù)——就是脈寬調(diào)制技術(shù)：即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效的獲得所需要的波形(含形狀和幅值)直流斬波電路、斬控式交流調(diào)壓電路采用了PWM技術(shù)PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最為廣泛，對(duì)逆變電路影響最為深刻，現(xiàn)在大量應(yīng)用的逆變電路中，絕大部分都是PWM型逆變電路7.1PWM控制的基本原理PWM

2、控制技術(shù)重要理論基礎(chǔ)——面積等效原理沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同沖量窄脈沖的面積效果基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同低頻段接近，高頻段略有差異輸出響應(yīng)波形7.1PWM控制的基本原理SPWM——等效正弦波第一步：將正弦半波等效為N個(gè)相連的脈沖序列——寬度為?/N，幅值頂部是曲線，大小按正弦規(guī)律變化第二步：利用數(shù)量相同的等幅而不等寬的矩形脈沖代替脈沖序列——使矩形脈沖中點(diǎn)與正弦波部分中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，即為PWM波——正弦波負(fù)

3、半周可得到類似PWM波形定義：脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形7.1PWM控制的基本原理等幅PWM波輸入電源是恒定直流，如直流斬波、PWM逆變不等幅PWM波輸入電源是交流或不是恒定的直流，如斬控式交流調(diào)壓OwtUd-UdUoωt7.2PWM逆變電路及其控制方法計(jì)算法和調(diào)制法異步調(diào)制和同步調(diào)制規(guī)則采樣法PWM逆變電路的諧波分析提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)空間矢量PWM控制PWM逆變電路的多重化7.2PWM逆變電路及其控制方法1.計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈

4、沖數(shù)，計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷，就可得到所需PWM波形本法較繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化7.2PWM逆變電路及其控制方法1.計(jì)算法和調(diào)制法調(diào)制法把希望波形作為調(diào)制信號(hào)，將接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)信號(hào)波的調(diào)制得到所期望的PWM波形通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波，其中等腰三角波應(yīng)用最多除正弦波外，其他波形也適用7.2PWM逆變電路及其控制方法1.計(jì)算法和調(diào)制法單相橋式逆變電路V1和V2通斷互補(bǔ)，V3和V4通斷互補(bǔ)在uo正半周，V1

5、導(dǎo)通，V2關(guān)斷，V3和V4交替通斷io比uo滯后，在uo正半周，io一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負(fù)——io為正，V1和V4導(dǎo)通，uo=Ud；V4關(guān)斷，V1和VD3續(xù)流，uo=0——io為負(fù)，V1和V4仍導(dǎo)通，io從VD1和VD4流過(guò)，uo=Ud；V4關(guān)斷，V3開(kāi)通，V3和VD1續(xù)流，uo=0——uo包括Ud和0兩種電平在uo負(fù)半周，V2導(dǎo)通，V1關(guān)斷，V3和V4交替通斷，uo包括-Ud和0兩種電平io7.2PWM逆變電路及其控制方法1.計(jì)算法和調(diào)制法單極性PWM控制方式調(diào)制信號(hào)ur為正弦波，載波uc在

6、ur正半周為正極性三角波，在負(fù)半周為負(fù)極性三角波在ur正半周，V1導(dǎo)通，V2關(guān)斷——ur>uc，導(dǎo)通V4，關(guān)斷V3，uo=Ud——uruc，關(guān)斷V3，導(dǎo)通V4，uo=0iourucuOwtOwtuouofuoUd-Ud7.2PWM逆變電路及其控制方法1.計(jì)算法和調(diào)制法雙極性PWM控制方式仍然在ur和uc的交點(diǎn)，控制各開(kāi)關(guān)器件通斷在ur半個(gè)周期內(nèi)，uc有正有負(fù)，PWM波也有正

7、有負(fù)，在ur一個(gè)周期內(nèi)，PWM波只有±Ud兩種電平在ur正負(fù)半周各開(kāi)關(guān)控制規(guī)律相同——ur>uc，V1和V4導(dǎo)通，V2和V3關(guān)斷。io>0，V1和V4通；io<0，VD1和VD4通。uo=Ud——ur0，VD2和VD3通，uo=-UdiourucuOwtOwtuouofuoUd-Ud7.2PWM逆變電路及其控制方法1.計(jì)算法和調(diào)制法三相橋式PWM逆變電路采用雙極性控制方式U、V和W三相公用一個(gè)三角波載波uc，三相調(diào)制信號(hào)urU、

8、urV和urW依次相差120o工作過(guò)程——urU>uc，V1導(dǎo)通，V4關(guān)斷，uUN’=Ud/2——urU