电力电子技术-7.2三相SPWM逆变.pptx

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7-3-14）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）（三相桥逆变）图7-7三相桥式PWM型逆变电路三相的PWM控制公用三角波载波uc三相的调制信号urU、urV和urW依次相差1207-3-2控制极信号的时序分布载波信号为对称三角波纯电阻负载各相上下桥臂控制信号相位互补，上下臂轮流导通。

各相对电源中点电压任一时刻主电路有3器件导通，其它器件关断。

纯电阻负载各D不导通。

三相三相SPWMSPWM逆变电路逆变电路7-3-3输出电压输出电压N=3幅值由开关角决定，开关角由调制比m决定。

采用平均值模型输出相电压波形共有5个电平：

7-3-4阻性负载阻性负载上3管全关断，U相对中点输出电压为05号开，经46管两路并联返回，输出为1/3Ud。

1、5管开，并联，经6回，输出1/3Ud上3管开，下3全关，输出01，5开，并联，经6回，输出1/3Ud1开，单独经6、2并联返回，输出2/3Ud类推，相电压由5种电平组成线电压为两相电压的差，由3种电平组成UgUc,Ug10UgUc,Ug1Uc,Ug30UgUc,Ug3Uc,Ug50UgUc,Ug507-3-5输出电压输出电压比方波逆变多2状态：

上3管载流、下3管载流，将三相负载短路。

此时直流电源和逆变器/负载间无电流，相电压为0。

三相电路线电压谐波分布：

相电压谐波分布与单相双极性SPWM相似，但无N整数倍次N次谐波含量在m较小时较高选N为3的整数倍，则线电压谐波主要分布在直流电压利用率7-3-6感性负载感性负载1.N_D2,6_O_T4_N2.P_T5_O_T4,6_N3.P_T5_O_T6_N,D1_P4.P_T5_O_D1,3_P,三上臂导通，三相暂时短路5.P_T5_O,电流过0,P_T1_O_T6_N1.三上135管关断，三下管462正驱动。

V,W相电流为正，U相电流为负。

续流电流从N分D2、6经V、W负载到中线从U负载经T4回N形成回路2.上13下2管关断，下管46上5管正驱动。

V,W相电流为正，U相电流为负。

续流电流从N经D6经V负载到中线从U负载经T4回N形成回路，直到V电流下降到0；W相T5导通，从电源获得能量，电流经T5、W相负载流向中线，经U相负载从T4回N。

V电流过0后，此电流的一部分经V负载、T6回N。

3.上3下24管关断，下管6上15管正驱动。

W相电流为正，UV相电流为负。

W相电流继续经T5、W相负载流向中线，一路经V相负载从T6回N，一路作为U相续流电流从中线经D1回电源形成回路。

4.T6关断，V相电流维持原方向，使D3导通续流。

此时T5、D1继续导通，形成三上臂导通，相当于三相输出UVW暂时处于短路5、T6正驱动，D3T6换流，U相电流过0时，D1T1交换导通，电流从电源经T1和T5、UW负载到中线，经V负载从T6回N。

此时U、W相电流为正，V相电流为负。

其它时区类推。

7-3-7仿真验证仿真验证模型7-3-8三相三相SPWM控制控制7-3-9DC=300V,450Hz，m1输出相电流输出相电压直流侧输入电流7-3-10输出相电压频谱分析输出相电压频谱分析N-2450250350Hz，与基波相对值无450Hz谐波7-3-11输出线电压频谱分析输出线电压频谱分析450Hz调制输出50Hz线电压谐波分布最低次谐波7-3-1220KHz,m=1，阻感负载，阻感负载7-3-13输出相电压频谱，输出相电压频谱，m=17-3-14输出电压频谱，输出电压频谱，m=0.52N-1次幅值最大7-3-15谐波分析小结三相和单相比较，共同点是都不含低次谐波不含低次谐波，一个较显著的区别是载波角频率区别是载波角频率wwcNwr整数整数倍的谐波没有了倍的谐波没有了，谐波中幅值较高的是是wc2wr和2wcwr，即N2、2N2。

SPWM波中谐波主要是角频率为波中谐波主要是角频率为wwc、2wwc及其及其附近的谐波，很容易滤除附近的谐波，很容易滤除。

7-3-167.2.2异步调制和同步调制异步调制和同步调制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异步调制和同步调制同步调制。

保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N变化在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，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fr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影响都较小当fr增高时，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载波比载波比载波频率fc与调制信号频率fr之比，N=fc/fr1）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7-3-177.2.2异步调制和同步调制异步调制和同步调制2）同步调制同步调制载波信号和调制信号保持同步的调制方式，当变频时使载波与信号波保持同步，即N等于常数。

ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2Ud-2Ud同步调制三相PWM波形基本同步调制方式，fr变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。

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。

fr很低时，fc也很低，由调制带来的谐波不易滤除。

fr很高时，fc会过高，使开关器件难以承受。

7-3-187.2.2异步调制和同步调制异步调制和同步调制3）分段同步调制分段同步调制划分频段，每频段内保持N恒定，不同频段的N不同。

高频段采用较低的N，使载波频率不致过高；低频段采用较高的N，使载波频率不致过低。

滞后切换,防止跳动。

同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现。

在低频输出时用异步调制，高频输出时切换到同步调制方式，和分段同步方式效果接近。

分段同步调制方式举例7-3-19规则采样法规则采样法与平均模型与平均模型法法ucuOturTcADBOtuotAtDtBddd2d2d规则采样法三角波一周期内，脉冲两边间隙宽度（7）7-3-20ucuOturTcADBOtuotAtDtBddd2d2d规则采样法正弦调制信号波a称为调制度调制度，0a0时时，（V2、VD4、VD1、Ls）和（V3、VD1、VD4、Ls）分别组成两个升压斩波电路，以（V2、VD4、VD1、Ls）为例。

V2通时，us通过V2、VD4向Ls储能。

V2关断时，Ls中的储能通过VD1、VD4向C充电。

us0时时，（V1、VD3、VD2、Ls）和（V4、VD2、VD3、Ls）分别组成两个升压斩波电路。

单相全桥单相全桥PWM整流电路整流电路工作原理7-3-28原理和单相全桥电路相似。

进行SPWM控制，在交流输入端A、B和C可得SPWM电压，按相量图控制，可使iiaa、iibb、iicc为正弦波且和电压同相、功率因数近似为1。

和单相相同，该电路也可工作在逆变、无功补偿等运行状态。

三相桥式PWM整流电路负载整流：

单位功率因数2三相PWM整流电路7-3-29间接电流控制系统结构有多种控制方法，根据有没有引入电流反馈引入电流反馈可分为两种间接电流控制间接电流控制、直接电流控制直接电流控制。

与相电压同相的正弦电流指令相电压减去电阻、电感压降得到给定相电压指令，与三角波比较后得到该相PWM控制信号1）间接电流控制间接电流控制也称为相位和幅值控制相位和幅值控制。

按图7-31a（逆变时为图7-31b）的相量关系来控制整流桥交流输入端电压，使得输入电流和电压同相位，从而得到功率因数为1的控制效果。

图为间间接接电电流流控控制制的的系统结构图系统结构图图中的PWM整流电路为图6-30的三相桥式电路控制系统的闭环是整流器直流侧电压控制环。

直流电流指令电流在输入回路电阻上的压降电感电流在感抗上的压降，相位相差90度7.4.2PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法7-3-30有不同的电流跟踪控制方法，一种最常用的采用电流滞环比较方式的控制系统结构如图。

直接电流控制系统结构图通过运算求出交流输入电流指令值，再引入交流电流反馈，通过对交流电流的直接控制而使其跟踪指令电流值。

2）直接电流控制【略】7-3-31PWM控制技术的地位PWM控制技术是在电力电子领域有着广泛的应用，并对电力电子技术产生了十分深远影响的一项技术。

器件与PWM技术的关系IGBT、电力MOSFET等为代表的全控型器件的不断完善给PWM控制技术提供了强大的物质基础。

PWM控制技术用于直流斩波电路直流斩波电路实际上就是直流PWM电路，是PWM控制技术应用较早也成熟较早的一类电路，应用于直流电动机调速系统就构成广泛应用的直流脉宽调速系统直流脉宽调速系统。

第第7章章PWM控制技术控制技术小结小结7-3-32斩控式交流调压电路和矩阵式变频电路是PWM控制技术在这类电路中应用的代表。

目前其应用都还不多。

但矩阵式变频电路因其容易实现集成化，可望有良好的发展前景。

PWMPWM控制技术用于交流控制技术用于交流交流变流电路交流变流电路【略略】7-3-33PWM控制技术在逆变电路中的应用最具代表性。

正是由于在逆变电路中广泛而成功的应用，才奠定了PWM控制技术在电力电子技术中的突出地位。

除功率很大的逆变装置外，不用PWM控制的逆变电路已十分少见。

第4章因尚未涉及到PWM控制技术，因此对逆变电路的介绍是不完整的。

学完本章才能对逆变电路有较完整的认识。

PWMPWM控制技术用于控制技术用于逆变电路7-3-34PWM控制技术用于整流电路即构成PWM整流电路。

可看成逆变电路中的PWM技术向整流电路的延伸。

PWM整流电路已获得了一些应用，并有良好的应用前景。

PWM整流电路作为对第3章的补充，可使我们对整流电路有更全面的认识。

PWMPWM控制技术用于控制技术用于整流电路7-3-35PWM、SPWM基本原理、面积等效原理；载波、调制波；单极、双极控制方式特点、谐波分布；异步、同步调制平均模型法、规则采样法7.2.57.3.2【略】PWM整流：

单相、三相电路、运行方式、控制方法。

习题1、2、3、5、6、7、10要求掌握主要内容主要内容