西安交大电力电子技术ppt讲义第7章 PWM控制技术.ppt

引言 ■PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即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）。 ■第5章的直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，第6章中涉及到PWM控制技术的地方有两处，一处是第6.1节中的斩控式交流调压电路，另一处是第6.4节矩阵式变频电路。 ■PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。 7.1 PWM控制的基本原理 7.1 PWM控制的基本原理 7.2 PWM逆变电路及其控制方法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.3 规则采样法 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 7.2.5 提高直流电压利用率 和减少开关次数 7.2.6 空间矢量SVPWM控制 7.2.7 PWM逆变电路的多重化 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 ◆电路工作过程（U相为例） ?当urUuc时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U相相对于直流电源假想中点N’的输出电压uUN’=Ud/2。 ?当urUuc时，V4导通，V1关断，则uUN’=-Ud/2。 ?V1和V4的驱动信号始终是互补的。 ?当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是二极管VD1(VD4)续流导通，这要由阻感负载中电流的方向来决定。 ?uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形都只有±Ud/2两种电平。 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.3 规则采样法 7.2.3 规则采样法 7.2.3 规则采样法 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 ■谐波分析小结 ◆在实际电路中，由于采样时刻的误差以及为避免同一相上下桥臂直通而设置的死区的影响，谐波的分布情况将更为复杂，谐波含量比理想条件下要多一些，甚至还会出现少量的低次谐波。 ◆SPWM波形中所含的谐波主要是角频率为?c、2?c及其附近的谐波，一般情况下?c?r，是很容易滤除的。 ◆当调制信号波不是正弦波，而是其它波形时，其谐波由两部分组成，一部分是对信号波本身进行谐波分析所得的结果，另一部分是由于信号波对载波的调制而产生的谐波。 7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数 ■提高直流电压利用率、减少开关次数在PWM型逆变电路中是很重要的。 ◆直流电压利用率是指逆变电路所能输出的交流电压基波最大幅值U1m和直流电压Ud之比。 ◆提高直流电压利用率可以提高逆变器的输出能力。 ◆减少功率器件的开关次数可以降低开关损耗。 ■正弦波调制的三相PWM逆变电路的直流电压利用率很低。 ◆在调制度a为最大值1时，输出相电压的基波幅值为Ud/2，输出线电压的基波幅值为 ，即直流电压利用率仅为0.866。 ◆实际电路工作时，考虑到功率器件的开通和关断都需要时间，如不采取其他措施，调制度不可能达到1，实际能得到的直流电压利用率比0.866还要低。 7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数 7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数 7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数 7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数 7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数 7.2.6 空间矢量SVPWM控制 7.2.6 空间矢量SVPWM控制 7.2.7 PWM逆变电路的多重化 7.2.7 PWM逆变电路的多重化 ■二重化后，输出电压中所含谐波的角频率仍可表示为n?c+k?r，但其中当n为奇数时的谐波已全部被除去，谐波的最低频率在2?c附近，相当于电路的等效载波频率提高了一倍。 7.3 PWM跟踪控制技术 7.3.1 滞环比较方式 7.3.2 三角波比较方式 7.3.1 滞环比较方式 7.3.1 滞环比较方式 ?控制规律 √当V1