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第6章 PWM控制技术 第6章 PWM控制技术 ? 引言 PWM (Pulse Width Modulation) 脉宽调制技术： 用定幅调宽高频脉冲波 （按周期平均）等效,模拟 期望的低频调幅波 例：直流斩波电路、 交流斩控式调压电路、 矩阵式变频电路 晶闸管整流、交流调压也是 广义的PWM 第6章 PWM控制技术 ? 引言 思想来源：通信技术 硬件支撑：全控型器件 特点：能模拟任意波形。 作用：提高电力电子装置性能，开拓广阔领域。 应用：整流，斩波，交交变流，逆变，组合变流 无功补偿，谐波吸收…. 地位:现代电力电子的重要技术。 6.1 PWM控制的基本思想 1）理论基础——冲量面积u*T等效原理 SPWM---模拟正弦波的PWM SPWM电压波的分解与感性负载的电流 6.1 PWM控制的基本思想 PWM波大部分是电压波，也有电流波。 电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是 PWM电流波。 6.2 PWM逆变电路及其控制方法 逆变电路是目前PWM控制技术最为重要的应用 中小功率的逆变电路几乎都是电压型PWM 6.2.1 计算法和调制法 调制法 三角载波调制法（自然采样法）: 参考信号ur作调制波与三角载波uc比较 结果 “ “ :输出最大幅值uom; “ “ :输出最小幅值,0/-uom 规则采样法 单极性SPWM 双极性SPWM 三相桥双极性SPWM 三相双极性SPWM波形 三相双极性SPWM波形 除计算法和调制法外，还有 空间向量法 跟踪控制方法 6.2.2 异步调制和同步调制 6.2.2 异步调制和同步调制 SPWM频谱分析 输出电压频谱 6.2.5 提高输出电压,减少开关次数 设三角载波峰值±ucm,对应电源相电压±Ud/2 参考ur仅为基波时,最大±ucm 输出电压幅值:电源相Ud/2,线电压√3Ud/2 =0.866Ud 电源利用率仅0.866，实际更低。 而电网整流为直流时,Ud=电网线电压峰值 --输出电压降低 提高输出电压,减少开关次数 迭加up =-MIN(基波urU1,urV1,urW1)-ucm --三倍次谐波+直流 PWM逆变电路的多重化 PWM逆变电路的多重化 工作波形 两载波信号同频fc,反相 合成电源相电压单极性 输出线电压5电平: 0,±Ud/2,±Ud， 谐波减小。 电抗电压频率: fc ----只需小电抗 负载最低谐波2fc附近 -----提高一倍。 电压空间矢量PWM控制技术--SVPWM  即磁链跟踪控制技术目标:使三相交流机（系统）磁场最”圆转” 空间向量 三相交流的空间向量 SVPW PWM电路的电压空间向量 PWM的电压矢量us集合 SVPWM磁链控制 --仿闭环控制算法 控制方程ΔΨs=usTc 按Ψ转向超前90度建u参考轴，用u轴前后电压向量控制Ψ运动。 例如图情况：u1使Ψ正转增磁;u2正转减磁;u7u8使Ψ停止 几种选择向量例子如图 注”相邻”:u1-u2;u1-u8; u2-u7;选0向量时注意相邻关系 可减少开关动作 空间矢量磁链控制SVPWM --仿闭环控制算法 控制方程ΔΨs “=” usTc 按Ψ转向超前90度建u参考轴 用u轴前后电压向量控制Ψ 例如图 矢量 作用 应用条件 u1 正转增幅 Ψ滞后欠幅 u2 正转减幅 滞后超幅 u7,8 停转等待 超前 例:Ψ滞后欠幅,用u1 Ψ滞后超幅,用u2 Ψ超前,用u7,8 注”相邻原则”:u1?u8; u2?u7;可减少开关动作 空间矢量磁链控制SVPWM 其它区域也有相应控制规则 SVPWM用电压向量u控制Ψ 沿折线围线,并走走停停?逼近圆 开关频率越高,线元usTc越短 Ψ圆越准 空间矢量磁链控制SVPWM 三电平逆变器 电压向量us更多 按ΔΨ=Ψ* - Ψ --用最佳us控制 Ψ圆更准 SVPWM波形特点 用u1、u2控制（60度）期间 u1 u2 u7 u8 开关 612 123 135 246 ①uab Ud ?? 0 0 0 ②ubc 0 ?? Ud 0 0 ③uca -Ud -Ud ?? 0 0 线电压波形： SVPWM特点 1 电机Ψ控制效