单双极性PWM波形调制方法文档格式.docx
《单双极性PWM波形调制方法文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单双极性PWM波形调制方法文档格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
协
图6-2伸"
站相同的各种窄脉冲的响应波形
＞用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
・：
・正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等
❖用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，而积（冲呈:
）相等
❖宽度按正弦规律变化
❖SPWM波一一脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形
❖要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可
a）
I
/
•
IX
\
\.
j
1
*
X
J
//.•*
1丄
图6-3用PWM波代替正弦半波
＞等幅PWM波和不等幅PWM波
＞由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波
❖如直流斩波电路及本章主要介绍的PWM逆变电路和PWM整流电路
＞输入电源是交流，得到不等幅PWM波
❖如斩控式交流调压电路和矩阵式变频电路
＞基于面积等效原理进行控制，本质是相同的
＞PWM电流波
＞电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波
＞PWM波形可等效的各种波形
＞直流斩波电路：
等效直流波形
＞SPWM波：
等效正弦波形
＞还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理
14.2PWM逆变电路及其控制方法
＞目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术
＞逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合
＞本节内容构成了本章的主体
＞PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路
14.2.1计算法和调制法
＞计算法
・根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确汁算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形
❖繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化
＞调制法
•:
・输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波
❖通常釆用等腰三角波或锯齿波作为载波
・:
・等腰三角波应用最多，英任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM的要求
调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波
调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也能得到等效的PWM波
结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明：
工作时VI和V2通断
互补，V3和V4通断也互补
控制规律
❖"
0正半周，VI通，V2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
❖负载电流为正的区间，VI和V4导通时，W0等于U6
❖V4关断时，负载电流通过VI和VD3续流，“o=0
❖负载电流为负的区间，VI和V4仍导通，io为负，实际上巾从VD1和VD4流过，仍有«
o=t'
d
V4关断V3开通后Jo从V3和续流，“0=0
wo总可得到Ld和零两种电平
4-
RL
►
¥
负半周，让V2保持通，VI保持断，V3和V4交替通断，"
可得・C/d和零两种电平
图64单相桥式PWM逆变电路
单极性PWM控制方式（单相桥逆变）在"
和"
C的交点时刻控制IGBT的通断
❖“I•正半周，VI保持通，V2保持断
♦当wr>
wc时使V4通，V3断.wo=DTd
♦当z/r<
wc时使V4断，V3通.mo=0
❖“r负半周，VI保持断，V2保持通
♦当ur<
uc时使V3通，V4断,wo=-trd
♦当ur>
uc时使V3断,V4通,wo=0
♦虚线wof表示110的基波分量
r厶.
图6-5单极性PWM控制方式波形
双极性PWM控制方式（单相桥逆变）
❖在“I•的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负
❖在“r一周期内，输出PWM波只有土C/d两种电平
❖仍在调制信号“r和载波信号uc的交点控制器件的通断
❖“r正负半周，对各开关器件的控制规律相同
❖当“r>
“c时，给VI和V4导通信号，给V2和V3关断信号
❖如io>
0,VI和V4通，如iovO,VD1和VD4通，uo=Ud
当“r<
“c时，给V2和V3导通信号，给VI和V4关断信号
如io<
0,V2和V3通，如巾>
0,VD2和VD3通，wo=-Lrd
单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制
U
图6-6双极性PWM控制方式波形
双极性PWM控制方式（三相桥逆变）
❖三相的PWM控制公用三角波载波“c
❖三相的调制信号«
rU.nrV和wrVV依次相差120°
U相的控制规律
❖当wrU>
//c时，给VI导通信号，给V4关断信号，wUN5=L-d/2
❖当wrU<
«
c时，给V4导通信号，给VI关断信号，MUN^-Ld/2
❖当给V1（V4）加导通信号时，可能是V1（V4）导通，也可能是VD1（VD4）导通
❖z/UN\和“WN，的PWM波形只有土Ud/2两种电平
❖mUV波形可由“UN5VN'
得出，当1和6通时,z/UV=Ld,当3和4通时,“UV二一如当1和3或4和6通时，z/UV=O
❖输出线电压PWM波由土Ud和0三种电平构成
❖负载相电压PWM波由（土2/3）t/d、（土1⑶Ud和0共5种电平组成
＞防直通死区时间
・同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间
❖死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决泄
❖死区时间会给输岀的PWM波带来影响，使其稍稍偏离正弦波
图6-8三相桥式PWM逆变电路波形
14.2.2异步调制和同步调制
❖载波比——载波频率〃与调制信号频率方之比，N=fc/fr
•根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制
1.异步调制
＞异步调制——载波信号和调制信号不同步的调制方式
♦通常保持冗固泄不变，当*变化时，载波比N是变化的
•在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固立，相位也不固左，正负半
周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称
♦当办较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利彫响都较小
♦当办增髙时，N减小,一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大
同步调制
＞同步调制——N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步
♦基本同步调制方式，穴变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固泄
♦三相电路中公用一个三角波载波，且取N为3的整数倍，使三相输出对称
♦为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数
♦穴很低时，/b也很低，由调制带来的谐波不易滤除
♦穴很髙时，代会过髙，使开关器件难以承受
图6-10同步调制三相PWM波形
＞分段同步调制（图6-11）
♦把介范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒泄，不同频段N不同
♦在办高的频段采用较低的N,使载波频率不致过高
♦在•低的频段采用较高的N,使载波频率不致过低
♦为防止〃在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法
♦同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现
♦可在低频输出时采用异步调制方式，髙频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近
14.2.3规则采样法
＞按SPWM基本原理，自然采样法
♦要求解复杂的超越方程，难以在实时控制中在线计算，工程应用不多
＞规则采样法特点
♦工程实用方法，效果接近自然采样法，计算量小得多
图6-12规则采样法
＞规则采样法原理
♦图6-12,三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc
♦自然采样法中，脉冲中点不和三角波一周期的中点（即负峰点）重合
♦规则采样法使两者重合，每个脉冲的中点都以相应的三角波中点为对称，使计算大为简化
♦在三角波的负峰时刻tD对正弦信号波采样得D点，过D作水平直线和三角波分别交于A、B点，在A点时刻/A和B点时刻fB控制开关器件的通断
♦脉冲宽度d和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近
＞规则釆样法计算公式推导
正弦调制信号波"
r=“sin如
式中,a称为调制度,0S1；
时为信号波角频率。
从图6-12得
（6-6）
（6-7）
1+67sin6>
r；
D_2
TriTc/2
因此可得b=¥
（l+dsins/D）
三角波一周期内，脉冲两边间隙宽度<
5'
=-5）=扌（1-asin%）
＞三相桥逆变电路的情况
＞三角波载波公用，三相正弦调制波相位依次差120°
＞同一三角波周期内三相的脉宽分别为dU、dV和dW,脉冲两边的间隙宽度
分别为d，U、&
V和d'
W,同一时刻三相调制波电压之和为零，由式（6-6）得
（6-8）
由式（6・7）得刃旷刃v+刃w=—
4
（6-9）
利用以上两式可简化三相SPWM波的计算
14.2.4PWM逆变电路的多重化
❖PWM多重化逆变电路，一般目的：
提高等效开关频率、减少开关损耗、减少和载波有关的谐波分量
❖PWM逆变电路多重化联结方式有变压器方式和电抗器方式
＞利用电抗器联接的二重PWM逆变电路（图6-28.图6・29）
＞两个单元的载波信号错开180°
＞输出端相对于直流电源中点N'
的电压"
UN'
=（"
U1N'
+hU2N'
）/2,已变为单极性PWM
图6-20二重PWM型逆变电路
＞输出线电压共有0、（±
”2）"
d、土五个电平，比非多重化时谐波有所减少
＞电抗器上所加电压频率为载波频率，比输出频率髙得多，只要很小的电抗器就可以
T
＞输出电压所含谐波角频率仍可表示为nwc^r,但其中”为奇数时的谐波已全被除去，谐波最低频率在2、代附近，相当于电路的等效载波频率提髙一倍
5
1nnn
nn
fl
yuuuuy-nnnnni-
uuuu
uuu
U㈢
-i—►
升级会员 