逆变器输出波形的PWM控制.ppt

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逆变器输出波形的PWM控制 逆变器输出波形的PWM控制 应用: 逆变电源:要求输出正弦波,输出电压不随输入电压和负载变化 交流调速:保持U/f比值为常数 方法: 调制法 计算法 PWM控制的基本原理 PWM(Pulse Width Modulation)控制脉冲宽度调制技术,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) PWM控制的基本原理 采样控制理论基础 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节 上时,其效果基本相同; 冲量指窄脉冲的面积; 效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相 同; 将输出波形进行付氏分解,低频段非常接近,仅在 高频段略有差异。 典型惯性环节就是电感负载。 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦 半波 正弦半波N等分,可看成N个彼此相连的脉冲 序列,宽度相等,但幅值不等; 用矩形脉冲代替,等幅,不等宽,中点重合,面积(冲量)相等; 宽度按正弦规律变化。 SPWM波形棗脉冲宽度按 正弦规律变化而和正弦波等 效的PWM波形 要改变等效输出正弦波幅 值,按同一比例改变各脉冲 宽度即可 调制法 输出波形作调制信号,进行调制得到期望的PWM波; 通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波; 等腰三角波应用最多,其任一点水平宽度和高度 成线性关系且左右对称。 与任一平缓变化的调制信号波相交,在交点控制 器件通断,就得宽度正比于信号波幅值的脉冲, 符合PWM的要求; 调制信号波为正弦波时,得到的就是SPWM波; 调制信号不是正弦波,而是其他所需波形时,也 能得到等效的PWM波。 调制法得到PWM波有两种方法:单极性和双极性。两者区别在于三角载波的不同 单极性调制 双极性调制 单极性PWM控制方式: 在u r和uc的交点时刻控制IGBT的通断 u r 正半周,V1保持通,V2保持断 当uruc时使V4通,V3断,uo=Ud 当uruc时使V4断,V3通,uo=0 单极性PWM控制方式: ur负半周,V1保持断,V2保持通 当uruc时使V3通,V4断,uo=-Ud 当uruc时使V3断,V4通,uo=0 虚线uof表示uo的基波分量 双极性PWM控制方式(单相桥逆变) 在ur 的半个周期内,三角波载波有正有负,所得PWM波也有正有负 在ur一周期内,输出PWM波只有±Ud两种电平和载波信号uc的交点控制器件的通断仍在调制信号ur u r正负半周,对各开关器件的控制规律相同 当u r uc时,给V1和V4导通信号,给V2和V3关断信号 如io 0,V1和V4通,如io0,VD1和VD4通,uo=Ud 当u ruc 时,给V2和V3 导通 信号,给V1和V4关断信号 如i o0,V2和V3 通, 如io0,VD2 和VD3 通,uo=-Ud 单相桥式电路既可采取单极性调制,也可采用双极性调制 逆变器输出波形的PWM控制 1.单脉宽调制 优点:开关损耗小 缺点:THD较大 2。多脉宽调制(均匀多脉冲宽度调制) 3。正弦脉冲宽度调制(SPWM) 多脉冲宽度随正弦波幅值改变。THD小 4。改进型正弦脉宽调制 仅正弦波过零点附近60度加入载波 5。谐波消除技术: (1)固定开关角(2)阶梯波(3)多重化连接 逆变器输出波形的PWM控制 1.单脉宽调制:在半周期内仅有一个脉冲,改变脉 冲宽度来调压 参考信号Ar, 幅值为Ac频率为fc的三角载波信号 输出基波频率fo:fc/2 改变调制度M=Ar/Ac调压 优点:开关损耗小 缺点:THD较大 逆变器输出波形的PWM控制 2。多脉宽调制(均匀多脉冲宽度调制) Ur1:参考(调制)门信号频率fo 高频载波频率为fc 半周期脉冲数为p=fc/(2fo) P越大,低次谐波降低,失真度减小。 逆变器输出波形的PWM控制 3。正弦脉冲宽度调制 (SPWM) 多脉冲宽度随正弦波幅值改变。 THD大大减小 幅值为Ar的参考正弦波与幅值为Ac 频率为fc的三角波比较 Fo=fr 最低次谐波为2p-1, P=5时,最低次谐波为9次 逆变器输出波形的PWM控制 4。改进型正弦脉宽调制 仅正弦波过零点附近60度加入载波 优点:增加基波分量,并保持原谐波含量,同时减小了开关损耗 逆变器输出波形的PWM控制 5。谐波消除技术: (1)固定开关角(2)阶梯波(3)多重化连接 Harmo-nicElimination (1)特定谐波消去(SelectedPWMHEPWM) 这是计算法中一种较有代表性的方法, 输出电压半周期内,器件通、断各3次(不包括0和π), 共6个开关时刻可控 为减少谐波并简化控制,要尽量使波形对称 首先,为消除

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