第6章脉冲宽度调制技术讲述.ppt

假设在某一采样时刻参考电压矢量 最大调制时，SVPWM输出的相电压的基波峰值为 ，线电压的基波峰值则为 。 SVPWM的线性工作区比常规SPWM高15.74％，即SVPWM的线性调制比可达1.1547，这意味着SVPWM比常规SPWM有更宽的线性工作范围，此时输出线电压的峰值达到直流母线电压，达到了在线性调制区的最大值。 6.4 跟踪型PWM 跟踪型PWM不是用载波对信号波进行调制，而是把希望输出的电流或电压信号作为参考信号，把实际输出的电流或电压信号作为反馈信号，通过两者的实时比较来决定功率开关器件的导通与关断，使实际输出跟踪参考信号。 跟踪型PWM常用的控制方式是滞环比较器方式。电压跟踪型PWM控制和电流跟踪型PWM控制实现原理相同，电流追踪控制应用的最多。 6.4.1 单相电流跟踪型PWM 把参考电流I *和实际输出 电流I 进行比较，两者的 偏差Δi（=I *－i）作为带 有滞环特性的比较器的输 入，通过其输出来控制晶体管VT1和VT2的通断。当VT1导通时，I 增大，当VT2导通时，I 减小。 用H表示滞环比较器的环宽，当|Δi |H时，滞环比较器输出保持不变；当|Δi |≥H时，滞环比较器输出翻转。假设后面的驱动电路和主电路无延时，I 就在偏差为H的（I *+H）和（I *－H）的范围内呈锯齿状地跟踪参考电流i*。 滞环环宽的宽度（2H）：环宽过宽时，开关动作频率较低，但跟踪误差较大；环宽过窄时，跟踪误差减小，但开关的动作频率过高，开关损耗增大，甚至会超过功率开关器件允许的工作频率范围。和负载串联的电抗器L用来限制i的变化率。当L过大时，I 的变化率过小，对参考电流I *的响应变慢；当L过小时，I 的变化 率过大，偏差Δi 频繁地达到±H，开关动作频率过高。 6.4.2三相电流跟踪型PWM 可看出，在线电压波形的半个周期内，有极性相反的脉冲输出，这将使输出电压中的谐波分量增大，也使负载的谐波损耗增加. 采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM逆变电路有如下优点： 硬件电路简单； 属于实时控制方式，电流响应很快； 不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量； 相比其它方法，同一开关频率下输出电流中所含的谐波较多； 属于闭环控制。 滞环比较器固定滞环的缺点： 当I 的变化范围较大的情况下， ①在I 值较小的时段，输出电流的相对跟踪误差过大，输出波形中的低频谐波成份增多； ②在I 值较大且变化率较大的时段，又可能使器件的开关频率过高，甚至可能超出器件允许的最高工作频率而导致器件损坏。输出波形中的谐波频率不固定，给滤波造成困难。 解决办法： （1）可将滞环比较器的宽度H设计成可随I 的大小而自动调节； （2）可采用定时控制方式的电流跟踪型PWM控制。 跟踪型PWM三角波比较方式: 把调制参考信号和实际输出信号之间的偏差，通过放大器放大后，再去和三角波进行比较，产生PWM波形，控制电力电子器件的开关。此处放大器常具有比例积分特性或比例特性，其系数直接影响着电流的跟踪性能。 在三角波比较方式中，电力电子器件的开关频率固定，等于载波频率，谐波滤波相对来说较为容易。为了改善输出电压波形，在三相PWM电路中，三角载波常采用三相三角波信号。和滞环比较控制方式相比，三角波控制方式输出电流所含的谐波少，因此，常用于对谐波和噪声要求严格的场合。 6.5 减小谐波的措施 减小谐波的措施可分为两类： 一类称为被动措施，即针对变换器输出的PWM波形，采用外部措施，来消除或减小PWM波形中的谐波分量，常用的有无源滤波器法和有源滤波器法； 另一类称为主动措施，即在生成PWM波形时，采用优化硬件电路结构或优化软件算法的措施，使生成的PWM波形中含有的谐波分量较小，或不含有低次谐波分量，从而为外部谐波滤波电路提供方便。 减小谐波的主动措施有如下几种： 特定谐波消除法，它的基本思想是通过傅立叶级数分析，得出在特定脉冲波条件下的傅立叶级数展开式，然后令某些特定的低次谐波为零，从而得到一个反映脉冲相位角的非线性方程组，按求解的脉冲相位角进行控制，则不含这些特定的低次谐波。 SVPWM法，它的控制目标是使磁通轨迹近似为圆。从输出波形的谐波畸变率上来看，SVPWM法比普通SPWM法具有优势。 提高载波频率可使PWM波形不含有次数较低的谐波分量，但是载波频率的提高将增加功率元件的开关次数和开关损耗，提高对功率元件和控制电路的要求。 通过优化PWM脉冲序列中零矢量的方法也可以减小PWM脉冲谐波。 增加调制度，使其工作在临近1的区域，可以有效地降低总的谐波畸变率。 采用中点箝位方式的多电平方法，如三电平、五电平等，它通过增加变换器输出的电平数，用多种电平拟合出谐波含量较小的