Ud 2 + V1 C A VD 1 V3 VD 3 V5 VD 5 载波uc,三相的调制信号依次 N' B N Ud 2 + V4 C VD4 V6 VD 6 V C 2 VD 2 相差120°。 – 当urA>uc时,V4关断,V1或 uuuurrrUVWc VD1导通,则uAN’=Ud/2 调制 电路 三相桥逆变电路 – 当urA<uc时, V1关断,V4或 VD4导通,则uUN’=-Ud/2 • 计算法 – 根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数,准确计算 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。 • 调制法 – 把希望输出的波形(正弦波)按比例缩小作为调制信 号,把接受调制的信号作为载波,通过载波的调制得 到所期望的PWM波形。 5.2.1 计算法和调制法 O 电平构成 u rA u rB uc ur C t t t t 图6-8 t 2Ud Ud 3 3 t 5.2.1 计算法和调制法 • 负载相电压uAN可由下式求得 u AN u AN ' - u AN ' uBN ' 3 u CN ' • 负载相电压PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共 5种电平组成 5.2.1 计算法和调制法 • 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,在上下两臂切换时留一小段上 下臂都施加关断信号的死区时间。 V4 VD2 VD3 VD4 – 不管哪种情况uo=Ud • 当ur<uc时,驱动V2、V3 信号波 ur 载波 uc 调制 电路 – 如io<0,V2和V3通 单相桥逆变电路 – 如io>0,VD2和VD3通 – 不管哪种情况uo=-Ud 5.2.1 计算法和调制法 • 双极性PWM控制方式 – 三相的PWM控制公用三角波 u ur – 调制信号ur为正弦 uc 波 O t – 载波uc为三角波 uoຫໍສະໝຸດ Baiduuo – 在ur和uc的交点时 Ud 刻控制IGBT的通断 O t -Ud 5.2.1 计算法和调制法 u uc ur O uo uo Ud uof O -Ud 图6-5 • Ur正半周 – 当ur>uc时,uo=Ud t – 当 ur<uc时,uo=0 • Ur负半周 – 当ur>uc时,uo=0 O t – uo正半周时,V1导通,V2关 断,V3和V4交替通断uo可得 uo Ud 到Ud和零两种电平 uo uof – uo负半周,让V2保持导通, O t V1保持断开,V3和V4交替 -Ud 通断,uo可得-Ud和零两种 图6-5 电平 5.2.1 计算法和调制法 • 双极性PWM控制方式 u ur uc – 在ur的一个周期内,输 • 调制波 – 把希望输出的波形作为调制信号,在SPWM中采用 正弦波作为调制波。 • 载波 – 把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得 到所期望的PWM波形 – 载波:三角波或锯齿波 – 原因:等腰三角波上任一点的水平宽度和高度成线 性关系,且左右对称。 5.2.1 计算法和调制法 • 单极性PWM控制方式 • 死区时间的长短主要由功率开关器件的关断时间 决定。 • 死区时间会给输出的PWM波带来影响,使其稍稍 偏离正弦波。 5.2.2 SPWM的基波电压 • SPWM脉冲电压:脉冲宽度按照正弦规律变化的 脉冲电压序列。 t – 当 ur<uc时,uo= -Ud • 单极性PWM控制方式特点 – 输出电压三个电平1、0、-1 – 需要两个三角载波 5.2.1 计算法和调制法 • 单极性PWM控制方式 – V1和V2通断互补,V3和V4通 V1 VD1 V3 VD3 断也互补,纵向换流 Ud + RL V2 uo V4 – uo正半周时,V1导通,V2关 • 冲量(面积)等效原理 – 大小、波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系 统时,只要它们的冲量即变量对时间的积分相 等,其作用效果基本相同。 – 可推广到阻感电路中。 5.1 概述 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 f (t) f (t) O tO t a) b) f (t) f (t) d (t) • 图a、b、c分别为方波、 三角波、正弦半波窄 脉冲,图d单位冲击函 数δ(t) ,面积都等 于1。 5.2.1 计算法和调制法 • 双极性PWM控制方式 u O – uAN’、uBN’和uCN’的 uA N' Ud 2 PWM波形只有±Ud/2 O - Ud 2 uBN ' 两种电平 Ud 2 O - Ud 2 – 线电压波形uAB的波形 uCN' Ud 2 O 可由uAN’-uBN’得出 u AB Ud – 逆变器输出线电压 O - Ud PWM波由±Ud和0三种 uAN • 分别加在具有惯性的 同一环节上时,其输 出响应基本相同。 O t c) O t d) u a) O u b) O 5.1 概述 • 将正弦波分成N个彼 此相连的脉冲序列所 组成的波形,用相同 t 数量的等幅不等宽的 矩形脉冲代替,使矩 形脉冲和相应的正弦 波部分面积相等,可 得脉冲序列,即 t SPWM波形。 5.2.1 计算法和调制法 O 出的PWM波只有±Ud两 t 种电平 uo Ud – ur正负半周,对各开关 uof uo 器件的控制规律相同 O t -Ud 5.2.1 计算法和调制法 • 双极性PWM控制方式 • 当ur >uc时,驱动V1、V4 – 如io>0,则V1和V4通 – 如io<0,VD1和VD4通 V1 Ud + V2 VD1 V3 RL uo UR 滤波 UI M • 1964年德国人A.Schonung和H.stemmler首先提出把 这项通讯技术应用到交流传动中,从此为交流传动的 推广应用开辟了新的局面。 • 通过改变脉冲的不同宽度可以控制逆变器输出交流基 波电压的幅值,通过改变调制周期可以控制其输出频 率,从而同时实现变压和变频。 5.1 概述 第5章 PWM控制技术 • PWM(Pulse Width Modulation)控制 – 对脉冲的宽度进行调制的技术,通过对一系列脉冲的 宽度进行调制,来等效地获得所需要的波形(含形状 和幅值)。 – 优点:功率因数高、有效地进行谐波抑制、动态响应 快。 – 缺点:高次谐波、du/dt、电磁干扰 5.1 概述 VD2 VD4 断,V3和V4交替通断uo可得 信号波 载波 ur uc 调制 电路 到Ud和零两种电平 – uo负半周,让V2保持导通, V1保持断开,V3和V4交替 单相桥逆变桥阻感负载 通断,uo可得-Ud和零两种 电平 • 单极性PWM控制方式 u uc ur – V1和V2通断互补,V3和V4通 断也互补,纵向换流