【图文】《电力电子技术》第五版 第7章 PWM控制技术

voltages, then
3 2
Vm
ca
20
Power Electronics
Switching States for 3-phase Voltage Source Inverter
p
ia
va sa
ib
vb
sb
ic
vc
sc
idc Vdc
n
sa sb sc Switching state
idc
Spectrum of 3-phase
PWM inverter
1.0
a=0.8 a=0.5
output voltage
a=0 0.8
No lower order harmonics
No harmonics at c.
The lowest frequency and highest content harmonics are
DC/AC
AC/DC
2
Power Electronics
Outline
7.1 Basic principles 7.2 Some major PWM techniques in DC/AC inverters 7.3 PWM techniques with feedback control 7.4 PWM rectifiers
9
Power Electronics
Triangular-wave natural sampling
In 3-phase VSI
Three-phase bridge inverter can only realize bi-bolar PWM therefore should be controlled by bipolar sampling.

路影响最为深刻，现在大量应用的逆变电路中，绝大 部分都是PWM型逆变电路
PWM控制技术重要理论基础——面积等效原理
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时， 其效果基本相同
冲量
窄脉冲的面积
效果基本相同
环节的输出响应波形基本相同
输出响应波形
低频段接近，高频段略有差异
SPWM——等效正弦波
a为调制度，0≤a<1
ωr为信号波角频率
得
1asinwrtD 2
/2
Tc / 2
Tc 2
(1asinwrtD)
脉冲间隙宽度'
'1 2TcT 4 c(1asinwrtD)
Tc
u uc A D
ur
B
O
tA tD tB
t
22
uo
'
'
O
t
3. 规则采样法
三相桥式逆变电路
三角波载波公用，三相正弦调制波相位依次差120o
2. 异步调制和同步调制
同步调制 fr变化载波比N不变，信号波一周期内脉冲数固定，脉冲 相位固定 分段同步调制
——将fr范围划分成若干个频段，每个频段内都保持载波比N为
恒定，不同频段的载波比不同
——fr高频段采用较低的载波比，使fc不致过高 ——fr低频段采用较高的载波比，使fc不致过低 低频可用异步调制，高频用同步调制
1. 计算法和调制法
io
单相桥式逆变电路
V1和V2通断互补，V3和V4通断 互补
在uo正半周，V1导通，V2关断， V3和V4交替通断
io比uo滞后，在uo正半周，io一段区间为正，一段区间为负 ——io为正，V1和V4导通，uo=Ud；V4关断，V1和VD3续流，uo=0

2U d a5 (1 2 cos 5a1 2 cos 5a 2 2 cos 5a 3 ) 0 5 2U d a7 (1 2 cos 7a1 2 cos 7a 2 2 cos 7a 3 ) 0 7 a1 2U d (1 2 cos a1 2 cos a 2 2 cos a 3 )
uc b a t2 0 t1 ta t ur
uo
T
O
t
16
规则采样法的采样原理
三角波两个正峰值之间为一个采 样周期Tc 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 tA 和 B 点时刻 tB 控制开关 器件的通断
b)
t O
c)
t O
t d)
效果基本相同指环节的输出响应波形基本相同，低频 图6-1 段非常接近，仅在高频段略有差异
4
i(t) e(t)
面积等效原理的实例验证
f (t) 实验电路 电路输入：窄脉冲e(t) 电路输出：i(t) O i(t) 的上升段略有不同， 但下降段几乎完全相同。 经傅立叶级数分解， i(t) 在 低 频段 的 特 性非 常接近，仅在高频段有 所不同
第7章 PWM控制技术 （I）
丘东元
目 录
引言 7.1 PWM控制的基本原理 7.2 PWM逆变电路及其控制方法
2
引 言


PWM（Pulse Width Modulation）控制 — 脉冲宽度调制技 术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所 需要波形（含形状和幅值） 采用PWM控制技术的电路
O a 1 -Ud
t
k=3
15

《电力电子技术》 电力电子技术》
第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.2.1 计算法和调制法
4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变） 三相桥逆变）
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 120°
图7-7 三相桥式PWM型逆变电路
《电力电子技术》 电力电子技术》
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第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想
1）重要理论基础——面积等效原理 面积等效原理
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的 冲量 环节上时，其效果基本相同 效果基本相同。 效果基本相同 冲量 效果基本相同
f (t) f (t)
u uc ur
O
ωt
uo Ud
uo u of
O -U d
ωt
表示uo的基波分量
图7-5 单极性PWM控制方式波形
《电力电子技术》 电力电子技术》
3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变） （单相桥逆变） 在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
在ur的半个周期内，三角波载波有正有负， 所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud ± 两种电平。 同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻 控制器件的通断。
Ud O -U d
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想
ωt
根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM 波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。
U
d
O
-
ωt
U
d
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第7章 PWM控制技术 章 控制技术
7.1 PWM控制的基本思想 控制的基本思想