电力电子技术（第5版）第7章 PWM控制技术.ppt

*/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7-12 规则采样法 ??和?的确定 设正弦调制信号波为 式中，a称为调制度，0≤a1；?r为正弦信号波角频率，从图7-12中可得如下关系式 因此可得 脉冲两边的间隙宽度?为 (7-6) (7-7) */60 7.2.3 规则采样法 ?三相桥式逆变电路 √通常三相的三角波载波是公用的，三相正弦调制波的相位依次相差120°。 √设在同一三角波周期内三相的脉冲宽度分别为?U、?V和?W，脉冲两边的间隙宽度分别为?U、?V和?W，由于在同一时刻三相正弦调制波电压之和为零，故由式(7-6)可得 同样，由式(7-7)可得 利用式(7-8)、式(7-9)可以简化生成三相SPWM波形时的计算。 (7-8) (7-9) */60 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 ■载波对正弦信号波调制，会产生和载波有关的谐波分量，这些谐波分量的频率和幅值是衡量PWM逆变电路性能的重要指标之一。 ■双极性SPWM波形的谐波分析 ◆同步调制可以看成异步调制的特殊情况，因此只分析异步调制方式。 ◆分析方法 ?以载波周期为基础，再利用贝塞尔函数可以推导出PWM波的傅里叶级数表达式。 ?这种分析过程相当复杂，而其结论却是很简单而直观的。 */60 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 + k ) 角频率 ( n w w 1 0 0 2 + - 1 2 3 4 + - 0 2 + - 4 + - 0 1 + - 3 + - 5 + - 谐波振幅 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 k n a = 1.0 a = 0.8 a = 0.5 a = 0 ◆单相桥式PWM逆变电路 ?所包含的谐波角频率为 式中，n=1,3,5,…时，k=0,2,4, …；n=2,4,6,…时，k=1,3,5, … ?其PWM波中不含有低次谐波，只含有角频率为?c及其附近的谐波，以及2?c、3?c等及其附近的谐波。 ?幅值最高影响最大的是角频率为?c的谐波分量。 (7-10) 图7-13 单相PWM桥式逆变电路输出电压频谱图 */60 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析 1 0 0 2 + - 1 2 3 4 + - 0 2 + - 4 + - 0 1 + - 3 + - 5 + - 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 k n a = 1.0 a = 0.8 a = 0.5 a = 0 角频率 ( n w c + k w r ) 谐波振幅 ◆三相桥式PWM逆变电路 ?分析应用较多的公用载波信号时的情况，在其输出线电压中，所包含的谐波角频率为 式中，n=1,3,5,…时，k=3(2m-1)±1，m=1,2,…；n=2,4,6,… 时， ?不含低次谐波。 ?载波角频率?c整数倍的谐波没有了，谐波中幅值较高的是?c±2?r和2?c±?r。 (7-11) 图7-14 三相桥式PWM逆变电路输出线电压频谱图 */60 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。 */60 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。 */60 7.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数 u c u