SPWM的数学计算(调制比,载波比).ppt

第三节逆变器的PWM控制;为何采用PWM控制？;为何采用PWM控制？;为何采用PWM控制？;为何采用PWM控制？;为何采用PWM控制？;PWM基本原理;PWM基本原理;SPWM原理;SPWM原理;SPWM原理;SPWM中的基本名词定义;从调制脉冲的极性上 单极性脉宽调制：如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内 双极性脉宽调制：如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化 ;从载频信号和参考信号的频率关系 异步调制：载波信号和调制信号不同步的调制方式。 同步调制： N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。 分段同步调制：把 fr 范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段N不同； ;单极性SPWM波形;单极性SPWM波形;双极性SPWM波形;双极性SPWM波形;???极性SPWM波形数学分析;记作 式中 ;依据上页理论基础，可计算不同调制比M时的基波及主要高次谐波的相对值。 定义 通过同样的多次计算，在载波比N足够大，调制系数 时，可以得到以下结论： ;a）基波分量与调制系数成正比，即 说明只要改变参考正弦波的幅值，就可以改变输出spwm波形中基波分量幅值，且该幅值与调制系数成正比，这就为准确控制输出电压的基波值打下了基础。 b）小于（N－2）次的谐波电压全部为零，消除了（N－2）次以下全部较低次数的高次谐波。;双极性SPWM谐波分析;双极性SPWM谐波分析;双极性SPWM谐波分析;SPWM脉宽调制方法;SPWM脉宽调制方法;异步调制 整个输出频率范围内载波比N不为常数，一般是保持载波频率始终不变，这样可使低频时载波比增大，输出半周期内脉冲数增加，解决了较低次数的高次谐波问题； 不能在整个输出频率范围内满足N为3的倍数的要求，会使输出电压波形相位随时变化，难以保证正、负半波以及三相之间的对称性，会引起偶次谐波等其他问题。 ;异步调制（续） 通常保持 fc 固定不变，当 fr 变化时，载波比 N 是变化的； 在信号波的半周期内，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；;异步调制（续） 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； 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。;分段同步调制 是将同步、异步调制相结合的一种调制方法，它把整个变频运行范围划分为若干个频段，在每个频段内都维持载波比N为恒定，对不同频段取不同的N值。 这样既保持了同步调制下波形对称、运行稳定的优点，又解决了低频运行时谐波增大的弊病。;分段同步调制（续） 把 fr 范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段N不同； 在 fr 高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高； 在 fr 低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低； ;右图为分段同步调制时，载波频率fc与调制频率fr关系，低频时采用异步调制，然后为分段同步调制，基频以上时进入方波工况。;SPWM波形的生成;规则采样 在载波三角波的固定点对正弦波进行采样，以确定脉冲的前沿和后沿时刻，而并不管此时是否发生正弦调制波与载波三角波相交。也就是说采样点和开关点不重合，采样点是固定的，开关点是变化的。开关的转换时刻可以利用简单的三角函数在线地计算出来，满足了微机全数字控制的需要。 ; ;对称规则采样中生成的PWM脉宽较实际的正弦波与三角波自然相交的脉宽偏小，使变频电源的输出电压较低；而在不规则采样中，虽能更真实地反映自然采样，但由于在一个载波周期中需要采样两次，极大地增加了数据的处理量。因此，在实际采样中我们采用的是平均对称规则采样。采样时刻设在三角载波的谷底处，以此刻的正弦波数值为中心，确定PWM脉冲的前后沿。 ;SPWM脉宽调制方法;三相380V理想电源供电时电机转速与转矩波形;;;2021/6/20;;;; 实验一;SPWM的实现方式有两种： 一、脉冲波形的宽度可通过计算方法得到。 二、引入通讯技术中的调制概念。 就是用一种参考波（通常是正弦波,有时也用梯形波或方波等）为“调制波”，而以N倍于调制波频率的正三角波（有时也用锯齿波）为“载波”。;由于正三角波或锯齿波的上下宽度是线性变化，因此它与调制波相交时就可以得到一组幅值相等，而宽度正比于调制波函数值的矩形脉冲序列用来等效调制波。 用开关量取代模拟量，并通过对逆变器开关管的通断控制，把直流电变成交流电。即可实现逆变器的PWM控制。;