交直流调速系统 施振金 课件2.txt.ppt

但须注意，必须防止同一桥臂的上、下两管同时导通，否则将造成直流电源短路，谓之“直通”。为此，在换流时，必须采取“先断后通”的方法，即先给应关断的器件发出关断信号，待其关断后留一定的时间裕量，叫做“死区时间”，再给应导通的器件发出开通信号。 死区时间的长短视器件的开关速度而定，器件的开关速度越快时，所留的死区时间可以越短。为了安全起见，设置死区时间是非常必要的，但它会造成输出电压波形的畸变。 输出波形 t O t O t O t O t O t O t O t O a) b) c) d) e) f) g) h) u AO u AO u AB i A i d u BO u CO u OO U d U d 2 U d 3 U d 6 2 U d 3 电压型逆变电路的波形 （2）120°导通型控制方式 120°导通型逆变器的换流是在不同桥臂中同一排左、右两管之间进行的。 例如，VT1关断后使VT3导通，VT3关断后使VT5导通，VT4关断后使VT6导通等等。这时，每个开关器件一次连续导通120°，在同一时刻只有两个器件导通，如果负载电机绕组是Y联结，则只有两相导电，另一相悬空。 电流型三相桥式逆变电路的输出波形 t O t O t O t O I d i V i W u UV i U 返回目录 6.4 变压变频调速系统中的脉宽调制 (PWM)技术 本节提要 问题的提出 正弦波脉宽调制(SPWM)技术 消除指定次数谐波的PWM(SHEPWM)控制技术 电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术（或称磁链跟踪控制技术） ? 问题的提出 早期的交-直-交变压变频器所输出的交流波形都是六拍阶梯波（对于电压型逆变器）或矩形波（对于电流型逆变器），这是因为当时逆变器只能采用半控式的晶闸管，其关断的不可控性和较低的开关频率导致逆变器的输出波形不可能近似按正弦波变化，从而会有较大的低次谐波，使电机输出转矩存在脉动分量，影响其稳态工作性能，在低速运行时更为明显。 六拍逆变器主电路结构 VT1~VT6――主电路开关器件 VD1~VD6――续流二极管 VT3 VT5 VT4 VT6 VT2 VT1 六拍逆变器的谐波 为了改善交流电动机变压变频调速系统的性能，在出现了全控式电力电子开关器件之后，科技工作者在20世纪80年代开发了应用PWM技术的逆变器。 由于它的优良技术性能，当今国内外各厂商生产的变压变频器都已采用这种技术，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才属例外。 6.4.1 正弦波脉宽调制(SPWM)技术 1. PWM调制原理 以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrier wave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulation wave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。 PWM调制原理 按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidal pulse width modulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。 2. SPWM控制方式 如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。 如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式。 单相桥式PWM逆变电路 单相桥式PWM逆变电路 VT1 VT2 VT3 VT4 （1）单极性PWM控制方式 （2）双极性PWM控制方式 3. PWM控制电路 模拟电子电路 采用正弦波发生器、 三角波发生器和比较器 来实现SPWM控制； 自然采样法——只是把同样的方法数字化， 自然采样法的运算比较复杂； 规则采样法——在工程上更实用的简化方法，由于简化方法的不同，衍生出多种规则采样法。 数字控制电路 硬件电路；软件实现。 PWM变压变频器的应用非常广泛，已制成多种专用集成电路芯片。SPWM信号的发生器，后来更进一步把它做在微机芯片里面，生产出多种带PWM信号输出口的电机控制用的8位、16位微机芯片和DSP。 4. PWM调制方法 载波比——载波频率 fc与调制信号频率 fr 之比N，既 N = fc / fr 根据载波和信号波是