电力电子技术第五版-全.PPT

*/60 7.2.1 计算法和调制法 图7-9 特定谐波消去法的输出PWM波形 ■特定谐波消去法 ◆是计算法中一种较有代表性的方法。 ◆如果在输出电压半个周期内开关器件开通和关断各k次，考虑到PWM波四分之一周期对称，共有k个开关时刻可以控制，除去用一个自由度来控制基波幅值外，可以消去k－1个频率的特定谐波。 ◆以三相桥式PWM型逆变电路中的uUN’波形为例 ?在输出电压的半个周期内，器件开通和关断各3次（不包括0和π时刻），共有6个开关时刻可以控制。 */60 7.2.1 计算法和调制法 ?为了消除偶次谐波，应使波形正负两半周期镜对称，即 ?为了消除谐波中的余弦项，简化计算过程，应使波形在正半周期内前后1/4周期以?/2为轴线对称，即 ?同时满足式(7-1)和式(7-2)的波形称为四分之一周期对称波形，这种波形可用傅里叶级数表示为 式中，an为 (7-1) (7-2) (7-3) */60 7.2.1 计算法和调制法 图7-9 特定谐波消去法的输出PWM波形 ?因为图7-9的波形是四分之一周期对称的，所以在一个周期内的12个开关时刻（不包括0和?时刻）中，能够独立控制的只有?1、?2和?3共3个时刻，该波形的an为 (7-4) */60 7.2.1 计算法和调制法 ?在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消，因此通常可以考虑消去5次和7次谐波，根据需要确定基波分量a1的值，再令a5和a7等于0，就可以建立三个方程，联立可求得?1、?2和?3。 这样可以消去两种特定频率的谐波，对于给定的基波幅值a1，求解上述方程可得一组?1、?2和?3，基波幅值a1改变时，?1、?2和?3也相应地改变。 (7-5) */60 7.2.2 异步调制和同步调制 ■载波频率fc与调制信号频率fr之比N= fc/fr称为载波比，根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为异步调制和同步调制两种。 ■异步调制 ◆载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。 ◆通常保持载波频率fc固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。 ◆在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。 ◆当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。 ◆当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，输出PWM波和正弦波的差异变大，对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。 ◆在采用异步调制方式时，希望采用较高的载波频率，以使在信号波频率较高时仍能保持较大的载波比。 */60 7.2.2 异步调制和同步调制 u c u rU u rV u rW u u UN u VN O t t t t O O O u WN 2 U d - 2 U d 图7-10 同步调制三相PWM波形 ■同步调制 ◆载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。 ◆fr变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。 ◆在三相PWM逆变电路中，通常公用一个三角波载波，为了使三相输出波形严格对称和一相的PWM波正负半周镜对称，取N为3的整数倍且为奇数。 ◆当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的fc也很低，fc过低时由调制带来的谐波不易滤除，当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声；当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的fc会过高，使开关器件难以承受。 */60 7.2.2 异步调制和同步调制 图7-11 分段同步调制方式举例 ■分段同步调制 ◆把fr范围划分成若干个频段，每个频段内都保持载波比N为恒定，不同频段的载波比不同。 ◆在fr高的频段采用较低的载波比，以使fc不致过高，限制在功率开关器件允许的范围内。 ◆在fr低的频段采用较高的载波比，以使fc不致过低而对负载产生不利影响。 ◆为了防止fc在切换点附近的来回跳动，在各频率切换点采用了滞后切换的方法。 ◆有的装置在低频输出时采用异步调制方式，而在高频输出时切换到同步调制方式，这样可以把两者的优点结合起来，和分段同步方式的效果接近。 实线表示输出频率增高时的切换频率 虚线表示输出频率降低时的切换频率 */60 7.2.3 规则采样法 u c u O t u r T c A D B O t u o t A t D t B d d d 2 d 2 d 图