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6.4 逆变器的其它控制方法 6.5 逆变器的整流工作状态 本章总结 哈尔滨工业大学电气工程系 文件: 电力电子技术24.* 电力电子技术 开关型直流－交流逆变器(5) 产生PWM逆变器开关控制信号的其它方法 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，据此控制逆变器开关器件的通断，以得到所需PWM波形的调制方法。 前面采用的PWM逆变器的控制方法为调制法： 在调制信号和载波信号的交点时刻控制器件的通断，利用直流输入电源，在负载上调制出期望的信号。 如：规则采样法，特定谐波消去法 电流跟踪法：以逆变器输出电流为控制目标的开关信号生成方法。（应用于电机驱动领域） 如：滞环比较法，三角波比较法 u c u O t u r T c A D B O t u o t A t D t B d d d 2 d 2 d 规则采样法原理 6.4.1 规则采样法 自然采样法：按照SPWM控制的基本原理产生的PWM波的方法，其求解复杂，难以在实时控制中在线计算，工程应用不多。 规则采样法：工程实用方法，效果接近自然采样法，计算量小得多。 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负峰点重合。规则采样法使两者重合，使计算大为减化。 脉冲宽度δ和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近。 规则采样法计算公式推导 控制信号 三角波一个周期内，脉冲两边间隙宽度 从右图得 脉冲宽度为 u c u O t u r T c A D B O t u o t A t D t B d d d 2 d 2 d 规则采样法 这是计算法中一种较有代表性的方法。 将方波控制法与SPWM控制法相结合以消除输出电压中特定频率的谐波。 例如：每个基波周期内，在方波输出电压波形上，加入6个缺口，以控制基波幅值并消去两个低次谐波。 O w t u o U d - U d 2 p p a 1 a 2 a 3 6.4.2 特定谐波消去法 缺口1 缺口2 缺口3 缺口4 缺口5 缺口6 特定谐波消去法的输出PWM波形 每半周中，3个缺口可引入3个控制自由度，1个控制基波，另两个用于消除两个谐波。 首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜对称，即 其次，为消除谐波中余弦项，应使波形在正半周期内前后1/4周期以π/2为轴线对称 同时满足上面两式的四分之一周期对称波形，用傅里叶级数表示为 为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。 输出波形的1/4周期内，包含a1、a 2和a 3共3个开关时刻，则an可表示为： O w t u o U d - U d 2 p p a 1 a 2 a 3 确定a1的值，再令两个不同的 an=0 (n=3,5…)，就可建三个方程，求得a1、a2和a3 。 在三相逆变器输出的线电压中，无3次谐波分量，可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程： 给定基波幅值a1，然后解方程可得a1、a2和a3。a1变化时，a1、a2和a3也相应改变。 同理，可考虑在输出电压1/2周期内，插入K个缺口，除用一个自由度控制基波幅值外，可消去K-1个频率的特定谐波。K的取值越大，开关时刻的计算越复杂。 6.4.3 滞环比较法（容忍带控制法） 目的：控制输出电流以跟踪参考电流 方法：实际电流iA与围绕参考电流 的容忍带相比较，以生成开关控制信号。 滞环比较式电流跟踪控制系统的结构 滞环比较器 三相逆变器 控制参数（环宽）的选取 开关频率取决于电流穿越容忍带的时间。 环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大； 环宽过窄时，跟踪误差小，但开关频率过高，开关损耗增大 采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM逆变电路的特点： 硬件电路简单。 实时控制，电流响应快。 不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波。 和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量多。 闭环控制，是各种跟踪型PWM逆变电路的共同特点。 开关频率还与电源电压、负载中电感和反电势有关 随着电流波形的变化，开关频率是不断变化的。 6.4.4 三角波比较法（固定开关频率控制法） 方法：通过闭环来进行控制。 把指令电流 和实际输出电流 进行比较，求出偏差，通过放大器A（通常具有比例积分特性）放大后，再去和固定频率三角波进行比较，产生PWM波形。 例如：正的电流偏差，使vcontrol增加，导致输出电压提高，从而加大电流，减小偏差。 目的：控制输出电流以跟踪参考电流 放大器 三相逆变器 采用三角波比较法的电流跟踪型PWM逆变电路特点 开关频率固定，等于载波频率，高频滤波器设计方便。 和滞环比较控制方式相比，这种控制方式输出电流所含的谐波少。 开关型逆变器可实现4象限运行。即可工作于逆变状态，也可工作