第7章--脉宽调(PWM)技术.pptVIP

第7章 PWM控制技术? 引言 PWM (Pulse Width Modulation)控制就是脉宽调制技术：即通过对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形，按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 第4章直流斩波电路采用的就PWM技术。 7.1 PWM控制的基本原理 1）重要理论基础——面积等效原理 7.1 PWM控制的基本思想 3）PWM电流波 电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。 7.2 PWM逆变电路及其控制方法 目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。 逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。 本节内容构成了本章的主体。 PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路。 7.2.1 计算法和调制法 uo负半周，让V2保持通， V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平。 负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。 3）单极性PWM控制方式（单相桥逆变） 7.2.1 计算法和调制法 6）特定谐波消去法（属于计算法） (Selected Harmonic Elimination PWM—SHEPWM) 消去两种特定频率的谐波 一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考虑到PWM波四分之一周期对称，k个开关时刻可控，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。 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.3 规则采样法 三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc 。 规则采样法使每个脉冲的中点以相应的三角波中点为对称，在三角波的负峰值时刻tD对正弦信号波采样而得到D点，过D点做一水平线和三角波分别交于A点和B点，在A点tA和B点时刻tB控制功率开关的通断，使计算大为减化。 脉冲宽度d 和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近。 7.3 PWM跟踪控制技术 7.3.1 滞环比较方式 2) 三相电流跟踪型PWM逆变电路 把指令电压u*和输出电压u进行比较，滤除偏差信号中的谐波，滤波器的输出送入滞环比较器，由比较器输出控制开关器件的通断，从而实现电压跟踪控制。 第7章 PWM控制技术? 小结 PWM控制技术的基本原理（面积等效） PWM逆变电路的控制方法 计算法 调制法 单极性PWM控制方式 双极性PWM控制方式 同步和异步调制法；分段同步调制 自然采样法和规则采样法 跟踪法（滞环比较方式） 控制原理 特点 PWM波形生成的第三种方法——跟踪控制方法。 即把希望输出的电流或电压波形作为指令信号，把实际电流或电压波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各开关器件的通断，使实际的输出跟踪指令信号变化。 常用的有滞环比较方式和三角波比较方式。 1) 跟踪型PWM变流电路中，电流跟踪控制应用最多。 t O i i i * + D I i * - D I i * 图7-23 滞环比较方式的指令电流和输出电流 图7-22 滞环比较方式电流跟踪控制举例 基本原理 把指令电流i*和实际输出电流i的偏差i*-i作为滞环比较器的输入，通过其输出控制功率器件V1 、V2的通断。 V1（或VD1）通时，i增大 V2（或VD2）通时，i减小 通过环宽为2DI的滞环比较器的控制，i就在i*+DI和i*-DI的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流i*。 和负载串联的平波电抗器L可起到限制电流变化率的作用 L大时，i的变化率小，跟踪慢； L小时，i的变化率大，开关频率过高。 t O i i i * + D I i * - D I i * 参数的影响 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，甚至会超过开关器件的允许频率范围，开关损耗增大。 图7-27 三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形 图7-26 三相电流跟踪型PWM逆变电路 3) 采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路有如下特点： （1）硬件电路简单。 （2）实时控制，电流响应快。 （3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波。 （4）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。 （5）闭环控制，是各种跟踪型PWM变流电路的共同特点。 图7-28 电压跟踪控制电路举例 4) 采用滞环比较方式实现电压跟踪控制