第01章 電力傳動控制系統(tǒng)的基本結構與組成

1、-1-交直流調速控制系統(tǒng)交直流調速控制系統(tǒng) 昆明學院自動控制與機械工程學院昆明學院自動控制與機械工程學院26 46 78 112 145-2-第第1章章 電力傳動控制系統(tǒng)的電力傳動控制系統(tǒng)的基本結構與組成基本結構與組成-3-主要內容主要內容-4-本章要求本章要求 熟練掌握熟練掌握電力傳動控制系統(tǒng)的基本結構電力傳動控制系統(tǒng)的基本結構 熟練掌握熟練掌握電力傳動控制系統(tǒng)的基本工作原理電力傳動控制系統(tǒng)的基本工作原理 掌握掌握電力傳動控制系統(tǒng)的分類電力傳動控制系統(tǒng)的分類 熟練掌握熟練掌握電力傳動控制系統(tǒng)的共性問題電力傳動控制系統(tǒng)的共性問題 熟練掌握熟練掌握各種電動機的調速方法各種電動機的調速方法 掌握掌

2、握常用電力電子變流器的結構與工作原理常用電力電子變流器的結構與工作原理 掌握掌握電力傳動控制系統(tǒng)檢測方法電力傳動控制系統(tǒng)檢測方法 熟練掌握熟練掌握電力傳動控制系統(tǒng)的要求和指標電力傳動控制系統(tǒng)的要求和指標 掌握掌握PID控制器的工作原理控制器的工作原理-5-1.1 電力傳動控制系統(tǒng)的基本結構和共性問題電力傳動控制系統(tǒng)的基本結構和共性問題-6- 1、電力傳動控制系統(tǒng)的組成、電力傳動控制系統(tǒng)的組成 電力傳動電力傳動以電動機作為原動機拖動生產機械運動以電動機作為原動機拖動生產機械運動的一種傳動方式的一種傳動方式 電力傳動電力傳動是現代生產機械的主要動力裝置是現代生產機械的主要動力裝置 電力傳動控制系統(tǒng)

3、的基本結構電力傳動控制系統(tǒng)的基本結構如圖如圖1-1所示，一般由電所示，一般由電源、電能變換器、電動機、控制器、傳感器和生產機源、電能變換器、電動機、控制器、傳感器和生產機械（負載）組成械（負載）組成1.1.1 電力傳動控制系統(tǒng)的組成與分類電力傳動控制系統(tǒng)的組成與分類-7- 電力傳動控制系統(tǒng)的基本工作原理電力傳動控制系統(tǒng)的基本工作原理控制器根據輸控制器根據輸入的控制指令（如速度或位置指令），由傳感器采集入的控制指令（如速度或位置指令），由傳感器采集的系統(tǒng)檢測信號（速度、位置、電流和電壓等），經的系統(tǒng)檢測信號（速度、位置、電流和電壓等），經過一定的控制運算給出相應的控制信號，通過變流器過一定的控制

4、運算給出相應的控制信號，通過變流器改變輸入的電源（電壓、頻率等）使電動機改變轉速改變輸入的電源（電壓、頻率等）使電動機改變轉速或位置，再由電動機驅動生產機械按照相應的控制要或位置，再由電動機驅動生產機械按照相應的控制要求運動，故又稱為求運動，故又稱為運動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng) 。-8- 2、電力傳動控制系統(tǒng)的分類、電力傳動控制系統(tǒng)的分類 根據生產機械的工藝要求，可以分為根據生產機械的工藝要求，可以分為調速控制系統(tǒng)調速控制系統(tǒng)和和位置控制位置控制系統(tǒng)系統(tǒng)兩大類。兩大類。 （1）調速控制系統(tǒng)）調速控制系統(tǒng) 控制指令控制指令為速度給定信號，為速度給定信號，控制器控制器一般為速度調節(jié)器、電流調一般為速度

5、調節(jié)器、電流調節(jié)器等，系統(tǒng)要求電動機按速度指令節(jié)器等，系統(tǒng)要求電動機按速度指令保持穩(wěn)定的轉速保持穩(wěn)定的轉速。 根據所選電動機的不同，調速系統(tǒng)又可分為：根據所選電動機的不同，調速系統(tǒng)又可分為： (a) 直流調速系統(tǒng)直流調速系統(tǒng)采用直流電動機作為系統(tǒng)驅動器，相采用直流電動機作為系統(tǒng)驅動器，相應的電能變換器則需選用直流變換器，比如：可控整流器、應的電能變換器則需選用直流變換器，比如：可控整流器、直流斬波器等；直流斬波器等； (b) 交流調速系統(tǒng)交流調速系統(tǒng)采用交流電動機作為系統(tǒng)驅動器，相采用交流電動機作為系統(tǒng)驅動器，相應的電能變換器則需選用交流變換器，比如：交流調壓器、應的電能變換器則需選用交流變換

6、器，比如：交流調壓器、各種變頻器等。各種變頻器等。-9- （2）位置控制系統(tǒng)位置控制系統(tǒng) 這類電力傳動控制系統(tǒng)的這類電力傳動控制系統(tǒng)的控制指令控制指令為位置給定信號，為位置給定信號，控制器控制器由位置控制器、速度控制器等組成，系統(tǒng)要求由位置控制器、速度控制器等組成，系統(tǒng)要求電動機驅動負載按位置指令電動機驅動負載按位置指令準確到達指定的位置或保準確到達指定的位置或保持所需的姿態(tài)持所需的姿態(tài)。-10- 研發(fā)或應用電力傳動控制系統(tǒng)所需解決的研發(fā)或應用電力傳動控制系統(tǒng)所需解決的共性問題共性問題： (1) 電動機的選擇電動機的選擇 關系到系統(tǒng)的經濟性和可靠性。關系到系統(tǒng)的經濟性和可靠性。根據生產工藝和設

7、備對驅動的要求，選擇合適的電動根據生產工藝和設備對驅動的要求，選擇合適的電動機機種類種類及及額定參數額定參數、絕緣等級絕緣等級等，然后通過分析電動等，然后通過分析電動機的發(fā)熱和冷卻、工作制、過載能力等進行電動機容機的發(fā)熱和冷卻、工作制、過載能力等進行電動機容量的選擇和校驗。量的選擇和校驗。 (2) 變流技術研究變流技術研究 電動機的控制通過改變其供電電動機的控制通過改變其供電方式來實現。電能變換是實現電力傳動系統(tǒng)的核心技方式來實現。電能變換是實現電力傳動系統(tǒng)的核心技術之一。術之一。1.1.2 1.1.2 電力傳動控制系統(tǒng)的共性問題電力傳動控制系統(tǒng)的共性問題-11- (3) 系統(tǒng)的狀態(tài)檢測方法系

8、統(tǒng)的狀態(tài)檢測方法 狀態(tài)檢測是構成系統(tǒng)反狀態(tài)檢測是構成系統(tǒng)反饋的關鍵，根據反饋控制系統(tǒng)的原理，需要實時檢測饋的關鍵，根據反饋控制系統(tǒng)的原理，需要實時檢測系統(tǒng)的各種狀態(tài)，比如：電壓、電流、頻率、相位、系統(tǒng)的各種狀態(tài)，比如：電壓、電流、頻率、相位、磁鏈、轉矩、轉速或位置等。因此，研究系統(tǒng)狀態(tài)檢磁鏈、轉矩、轉速或位置等。因此，研究系統(tǒng)狀態(tài)檢測和觀測方法是提高電力傳動控制性能的重要課題。測和觀測方法是提高電力傳動控制性能的重要課題。 (4) 控制策略和控制器的設計控制策略和控制器的設計 任何自動控制系統(tǒng)任何自動控制系統(tǒng)的核心都是控制方法的研究和控制策略的選擇。根據的核心都是控制方法的研究和控制策略的選擇

9、。根據生產工藝要求，研發(fā)或選擇適當的的控制方法或策略生產工藝要求，研發(fā)或選擇適當的的控制方法或策略是實現電力傳動系統(tǒng)自動控制的主要問題。是實現電力傳動系統(tǒng)自動控制的主要問題。 -12-1.2 電動機的主要類型與調速方法電動機的主要類型與調速方法-13- 1、直流電動機、直流電動機 直流電動機直流電動機利用電磁感應原理和電磁力定律將直利用電磁感應原理和電磁力定律將直流電能轉換成機械能的電機流電能轉換成機械能的電機 直流電動機的優(yōu)點直流電動機的優(yōu)點調速范圍廣且平滑，起、制動調速范圍廣且平滑，起、制動轉矩大，過載能力強，易于控制，常用于對調速有較轉矩大，過載能力強，易于控制，常用于對調速有較高要求的

10、場合高要求的場合 按勵磁方式不同，可把直流電動機分成按勵磁方式不同，可把直流電動機分成他勵直流電動他勵直流電動機、并勵直流電動機、串勵直流電動機和復勵直流電機、并勵直流電動機、串勵直流電動機和復勵直流電動機動機四種四種 他勵直流電機具有機械特性硬、磁場與電樞可分別控他勵直流電機具有機械特性硬、磁場與電樞可分別控制等優(yōu)點，因此，直流調速系統(tǒng)通常采用制等優(yōu)點，因此，直流調速系統(tǒng)通常采用他勵直流電他勵直流電動機動機1.2.1 直流電動機及其調速方法直流電動機及其調速方法-14- 2、直流電動機的調速方法、直流電動機的調速方法 直流電動機轉速和其它參量之間的穩(wěn)態(tài)關系：直流電動機轉速和其它參量之間的穩(wěn)態(tài)

11、關系： 由式（由式（1-1）可以看出，）可以看出，有三種方法調節(jié)直流電動機的有三種方法調節(jié)直流電動機的轉速：轉速：aae(1 1)URInC0e(1 2)nnTeTaTCI-15-（1）改變電樞回路電阻）改變電樞回路電阻R特點？-16-（2）減弱勵磁磁通）減弱勵磁磁通特點？-17-（3）調節(jié)電樞供電電壓）調節(jié)電樞供電電壓Ua特點？-18- 三種調速方法的特點：三種調速方法的特點： 改變電阻改變電阻只能有級調速只能有級調速 減弱磁通減弱磁通雖然能夠平滑調速，但調速范圍不大，往雖然能夠平滑調速，但調速范圍不大，往往只是配合調壓方案，實現一定范圍內的弱磁升速往只是配合調壓方案，實現一定范圍內的弱磁升

12、速 調節(jié)電樞供電電壓調節(jié)電樞供電電壓的方式既能連續(xù)平滑調速，又有的方式既能連續(xù)平滑調速，又有較大的調速范圍，且機械特性也很硬較大的調速范圍，且機械特性也很硬 自動控制的直流調速系統(tǒng)往往以自動控制的直流調速系統(tǒng)往往以變壓調速為主，僅在變壓調速為主，僅在基速（額定轉速）以上作小范圍的弱磁升速基速（額定轉速）以上作小范圍的弱磁升速-19- 直流電動機具有如下缺點：直流電動機具有如下缺點： 電刷和換向器必須經常檢查維修；電刷和換向器必須經常檢查維修； 換向火花使它的應用環(huán)境受到限制；換向火花使它的應用環(huán)境受到限制； 換向能力限制了直流電動機的容量和速度（極限容換向能力限制了直流電動機的容量和速度（極限

13、容量與轉速之積約為量與轉速之積約為106kWr/min）。）。 這些缺點使得交流調速系統(tǒng)已取代直流調速系統(tǒng)成為這些缺點使得交流調速系統(tǒng)已取代直流調速系統(tǒng)成為目前主要的電力傳動方式，目前主要的電力傳動方式，特別是在大容量電力傳動特別是在大容量電力傳動控制系統(tǒng)中大都采用交流電動機?？刂葡到y(tǒng)中大都采用交流電動機。 思考：思考：交流調速系統(tǒng)已取代直流調速系統(tǒng)成為目前主交流調速系統(tǒng)已取代直流調速系統(tǒng)成為目前主要的電力傳動方式，為何直流調速系統(tǒng)在電力傳動中要的電力傳動方式，為何直流調速系統(tǒng)在電力傳動中仍然具有重要的地位？仍然具有重要的地位？-20- 1、異步電動機及其調速原理、異步電動機及其調速原理 異步

14、電動機工作原理異步電動機工作原理由定子繞組接交流電源后在由定子繞組接交流電源后在電機氣隙中形成圓形旋轉磁場，由此產生感應電動勢電機氣隙中形成圓形旋轉磁場，由此產生感應電動勢e和電磁轉矩和電磁轉矩Te，旋轉磁場的轉速為，旋轉磁場的轉速為 “異步異步”的名稱由來的名稱由來異步電動機運行時總是有異步電動機運行時總是有nn0，“異步異步”的名稱由此而來。通常把同步轉速的名稱由此而來。通常把同步轉速n0和轉子轉速和轉子轉速n之差稱為轉差，用轉差率之差稱為轉差，用轉差率s表示為表示為 0p60(1 3)sfnn1.2.2 交流電動機及其調速方法交流電動機及其調速方法00(1 4)nnsn-21- 根據異步

15、電動機的轉速方程根據異步電動機的轉速方程 可知其調速方式有以下幾種：可知其調速方式有以下幾種： 變供電頻率變供電頻率fs變頻調速變頻調速 改變電動機極對數改變電動機極對數np 變極對數調速變極對數調速 通過改變定子電壓、繞線轉子電動機轉子串電阻或通過改變定子電壓、繞線轉子電動機轉子串電阻或外接可變電源外接可變電源改變轉差率改變轉差率s調速調速sp601(1 5)fnsn-22- 由此開發(fā)了異步電動機的許多調速方法，常見的有：由此開發(fā)了異步電動機的許多調速方法，常見的有： 降電壓調速；降電壓調速； 轉差離合器調速；轉差離合器調速； 定子或轉子串電阻調速；定子或轉子串電阻調速； 繞線轉子電動機串級

16、調速和雙饋電動機調速；繞線轉子電動機串級調速和雙饋電動機調速； 變極對數調速；變極對數調速； 變壓變頻調速變壓變頻調速等。等。 -23- 從能量轉換的角度分類從能量轉換的角度分類 從定子傳入轉子的電磁功率從定子傳入轉子的電磁功率Pem可分成兩部分：可分成兩部分： Pm=（1-s）Pem是拖動負載的有效功率，稱作是拖動負載的有效功率，稱作機械功機械功率率。 Ps1=sPem是傳輸給轉子電路的是傳輸給轉子電路的轉差功率轉差功率，與轉差率，與轉差率成正比。成正比。 從能量轉換的角度看，轉差功率是否增大，是消耗掉從能量轉換的角度看，轉差功率是否增大，是消耗掉還是回收，是評價調速系統(tǒng)效率的一個指標。還是

17、回收，是評價調速系統(tǒng)效率的一個指標。據此，據此，又可把異步電動機的調速方法分為三類：又可把異步電動機的調速方法分為三類： 1) 轉差功率消耗型。轉差功率消耗型。全部轉差功率都轉換成熱能消耗全部轉差功率都轉換成熱能消耗掉。它是以增加轉差功率的消耗來換取轉速的降低掉。它是以增加轉差功率的消耗來換取轉速的降低（恒轉矩負載時），越向下調效率越低。這類調速方（恒轉矩負載時），越向下調效率越低。這類調速方法的效率最低法的效率最低(變壓調速變壓調速)。-24- 2) 轉差功率饋送型。轉差功率饋送型。轉差功率的一部分消耗掉，大部轉差功率的一部分消耗掉，大部分則通過變流裝置回饋電網或轉化成機械能予以利用，分則通

18、過變流裝置回饋電網或轉化成機械能予以利用，轉速越低時回收的功率越多，其效率比前者高（串級轉速越低時回收的功率越多，其效率比前者高（串級調速）。調速）。 3) 轉差功率不變型。轉差功率不變型。這類調速方法無論轉速高低，轉這類調速方法無論轉速高低，轉差率保持不變，而且很小，所以轉差功率的消耗也基差率保持不變，而且很小，所以轉差功率的消耗也基本不變且很小，因此效率最高（變頻調速）。本不變且很小，因此效率最高（變頻調速）。 籠型轉子異步電動機常用于實現低于同步速的調速，籠型轉子異步電動機常用于實現低于同步速的調速，可選擇定子變壓調速、定子變壓變頻調速等方案。可選擇定子變壓調速、定子變壓變頻調速等方案。

19、 繞線轉子異步電動機常用于高于同步速運行或其他特繞線轉子異步電動機常用于高于同步速運行或其他特殊應用場合，通過定子和轉子實行雙饋調速。殊應用場合，通過定子和轉子實行雙饋調速。 異步電動機的結構簡單、體積小、重量輕、轉動慣量異步電動機的結構簡單、體積小、重量輕、轉動慣量小、動態(tài)響應快、維護方便、可在惡劣條件下工作。小、動態(tài)響應快、維護方便、可在惡劣條件下工作。-25- 2、同步電動機及其調速原理、同步電動機及其調速原理 三相同步電動機的工作原理三相同步電動機的工作原理定子對稱繞組通以三定子對稱繞組通以三相對稱電流，產生圓形旋轉磁場。轉子勵磁繞組通以相對稱電流，產生圓形旋轉磁場。轉子勵磁繞組通以直

20、流勵磁電流，就在轉子中產生相應的磁極，其極對直流勵磁電流，就在轉子中產生相應的磁極，其極對數與定子旋轉磁場的極對數相同，且保持磁場恒定不數與定子旋轉磁場的極對數相同，且保持磁場恒定不變。在兩個磁場的共同作用下，轉子被定子旋轉磁場變。在兩個磁場的共同作用下，轉子被定子旋轉磁場牽引著以同步轉速一起旋轉，此時，轉子轉速為牽引著以同步轉速一起旋轉，此時，轉子轉速為 即轉子轉速以同步轉速運行。同步電動機由此而得名。即轉子轉速以同步轉速運行。同步電動機由此而得名。0(1 6)nn-26-內容回顧內容回顧 1、電力傳動控制系統(tǒng)的結構、原理、共性問題、電力傳動控制系統(tǒng)的結構、原理、共性問題 2、電力傳動控制系

21、統(tǒng)的分類、電力傳動控制系統(tǒng)的分類 調速控制系統(tǒng)調速控制系統(tǒng) 位置控制系統(tǒng)位置控制系統(tǒng)-27- 3、直流電動機的調速方法、直流電動機的調速方法 4、異步電動機的調速方法、異步電動機的調速方法 5、同步電動機的調速方法、同步電動機的調速方法aaeURInCsp601fnsns0p60 fnn-28- 同步電動機分類：同步電動機分類： 1) 直流勵磁同步電動機直流勵磁同步電動機 2) 永磁同步電動機永磁同步電動機 3) 磁阻同步電動機磁阻同步電動機 4) 直線同步電動機直線同步電動機 同步電動機的優(yōu)點：同步電動機的優(yōu)點： 同步電動機的機械特性具有恒轉速特性。同步電動機的機械特性具有恒轉速特性。 可以

22、控制勵磁來調節(jié)它的功率因數，可使功率因數高可以控制勵磁來調節(jié)它的功率因數，可使功率因數高到到1.0，甚至超前。，甚至超前。-29- 同步電動機沒有轉差，也就沒有轉差功率，故同步電同步電動機沒有轉差，也就沒有轉差功率，故同步電動機調速系統(tǒng)只能是動機調速系統(tǒng)只能是轉差功率不變型轉差功率不變型，而同步電動機，而同步電動機轉子極對數又是固定的，因此只能靠轉子極對數又是固定的，因此只能靠變壓變頻調速變壓變頻調速。 在同步電動機的變壓變頻調速方法中，從頻率控制的在同步電動機的變壓變頻調速方法中，從頻率控制的方式來看，可分為方式來看，可分為 1) 他控變頻調速；他控變頻調速； 2) 自控變頻調速。自控變頻調

23、速。 后者利用轉子磁極位置的檢測信號來控制變壓變頻裝后者利用轉子磁極位置的檢測信號來控制變壓變頻裝置換相，類似于直流電動機中電刷和換向器的作用，置換相，類似于直流電動機中電刷和換向器的作用，因此有時又稱作因此有時又稱作無換向器電動機調速無換向器電動機調速，或，或無刷直流電無刷直流電動機調速動機調速。 -30-1.3 電力電子變流器的結構與類型電力電子變流器的結構與類型-31- 變流器是一種電能變換裝置，它應能根據供電電源的變流器是一種電能變換裝置，它應能根據供電電源的類型（直流電源或交流電源）以及電機控制所需的電源類型（直流電源或交流電源）以及電機控制所需的電源要求提供各種電能的變換。電能變換

24、裝置的結構如下圖要求提供各種電能的變換。電能變換裝置的結構如下圖所示，它是將某種恒定電源轉換為可變電源的裝置。所示，它是將某種恒定電源轉換為可變電源的裝置。 -32- 目前，在電力電子技術方面，通過現代電力電子變流目前，在電力電子技術方面，通過現代電力電子變流裝置，可以在交流與直流之間實現各種形式的電能轉換。裝置，可以在交流與直流之間實現各種形式的電能轉換。 -33- 下圖表示了直流輸出變換器的基本原理，它將輸入的下圖表示了直流輸出變換器的基本原理，它將輸入的恒定交流電源，通過開關器件的控制，輸出可變得直恒定交流電源，通過開關器件的控制，輸出可變得直流電。流電。 1.3.1 1.3.1 直流輸

25、出變換器直流輸出變換器-34- 目前，電力電子直流輸出變換器主要有相控整流器、目前，電力電子直流輸出變換器主要有相控整流器、直流斬波器和直流斬波器和PWM整流器三大類：整流器三大類： 1、相控整流器、相控整流器 按其組成的開關器件分為按其組成的開關器件分為不可控、半控和全控不可控、半控和全控三種類三種類型；型； 按電路結構可分為按電路結構可分為橋式和零式拓撲結構橋式和零式拓撲結構； 按交流電源的相數又可分為按交流電源的相數又可分為單相電路和多相電路單相電路和多相電路； 按變壓器二次側電流的方向可分為按變壓器二次側電流的方向可分為單拍和雙拍整流器單拍和雙拍整流器。 在傳統(tǒng)的直流電力傳動系統(tǒng)中，一

26、般采用晶閘管構成在傳統(tǒng)的直流電力傳動系統(tǒng)中，一般采用晶閘管構成單相或三相相控型整流器，其主電路拓撲結構多選擇單相或三相相控型整流器，其主電路拓撲結構多選擇橋式電路。橋式電路。 -35- 如果采用晶閘管作為整流器的主開關器件組成晶閘管如果采用晶閘管作為整流器的主開關器件組成晶閘管-電動機調速系統(tǒng)（簡稱電動機調速系統(tǒng)（簡稱V-M系統(tǒng)），圖系統(tǒng)），圖1-5給出了給出了V-M系系統(tǒng)的簡單原理圖。統(tǒng)的簡單原理圖。 -36- 在如圖在如圖V-M系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，Ud與觸發(fā)脈沖相位角與觸發(fā)脈沖相位角 的關系因的關系因整流電路的形式而異，對于一般的全控整流電路，當整流電路的形式而異，對于一般的全控整流電路，當電

27、流波形連續(xù)時，電流波形連續(xù)時，Ud = f（ ）可用下式表示）可用下式表示 V-M系統(tǒng)的優(yōu)點系統(tǒng)的優(yōu)點晶閘管整流裝置不僅在經濟性和晶閘管整流裝置不僅在經濟性和可靠性上都有很大提高，而且在技術性能上也顯示出可靠性上都有很大提高，而且在技術性能上也顯示出較大的優(yōu)越性。晶閘管可控整流器的較大的優(yōu)越性。晶閘管可控整流器的功率放大倍數功率放大倍數在在104以上，其門極電流可以直接用以上，其門極電流可以直接用電子控制電子控制，不再象直，不再象直流發(fā)電機那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的流發(fā)電機那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機組是快速性上，變流機組是秒級秒級，而晶閘管整流器是，而晶

28、閘管整流器是毫秒毫秒級級，將大大提高系統(tǒng)的，將大大提高系統(tǒng)的動態(tài)性能動態(tài)性能。dd0cos(1 7)UU-37- 晶閘管整流器是存在的問題：晶閘管整流器是存在的問題： 1）整流器輸出電流波形的脈動）整流器輸出電流波形的脈動 由于整流電路的脈波數是有限的，使其輸出的直流電由于整流電路的脈波數是有限的，使其輸出的直流電流是脈動的，可能出現電流連續(xù)和斷續(xù)兩種情況：流是脈動的，可能出現電流連續(xù)和斷續(xù)兩種情況： 當當V-M系統(tǒng)主電路有足夠大的電感量，且電動機的系統(tǒng)主電路有足夠大的電感量，且電動機的負載也足夠大時，整流電流便具有連續(xù)的脈動波形負載也足夠大時，整流電流便具有連續(xù)的脈動波形 當電感量較小或負載

29、較輕時，會出現電流波形斷續(xù)當電感量較小或負載較輕時，會出現電流波形斷續(xù)情況。電流波形的斷續(xù)給用平均值描述的系統(tǒng)帶來情況。電流波形的斷續(xù)給用平均值描述的系統(tǒng)帶來一種非線性的因素，也引起機械特性的非線性影響一種非線性的因素，也引起機械特性的非線性影響系統(tǒng)的運行性能。因此，實際應用中常希望盡量避系統(tǒng)的運行性能。因此，實際應用中常希望盡量避免發(fā)生電流斷續(xù)。免發(fā)生電流斷續(xù)。-38- 2）整流器網側的功率因數）整流器網側的功率因數PF（power factor）的降低）的降低 PF等于位移因數等于位移因數DF（displacement factor）與電流畸）與電流畸變因數的乘積，變因數的乘積， 在輸出電

30、流連續(xù)并忽略換流過程影響在輸出電流連續(xù)并忽略換流過程影響的條件下，的條件下，DF = cos ，即隨著相控角的增加而減小，即隨著相控角的增加而減小，造成電網的無功損耗增加和電壓波動。造成電網的無功損耗增加和電壓波動。 3）整流器輸入電流總諧波畸變率）整流器輸入電流總諧波畸變率THD（Total Harmonic Distortion）對電網和其他用電設備的不利）對電網和其他用電設備的不利影響影響 由于諧波電流的存在，使由于諧波電流的存在，使THD增大，將增加電網的諧增大，將增加電網的諧波損耗和引起傳導和射頻干擾。波損耗和引起傳導和射頻干擾。 諧波損耗會加重電網諧波損耗會加重電網負擔；電磁干擾（

31、負擔；電磁干擾（EMI）造成對各種電氣和電子設備）造成對各種電氣和電子設備的干擾。的干擾。-39- 抑制電流脈動的措施抑制電流脈動的措施 脈動電流會增加電動機的發(fā)熱，產生脈動轉矩，對生脈動電流會增加電動機的發(fā)熱，產生脈動轉矩，對生產機械不利。主要措施是：產機械不利。主要措施是： 1）設置平波電抗器；）設置平波電抗器； 2）增加整流電路相數；）增加整流電路相數； 3）采用多重化技術。）采用多重化技術。 “電力公害電力公害”的解決辦法的解決辦法 對于由諧波和無功功率造成的對于由諧波和無功功率造成的“電力公害電力公害”，傳統(tǒng)的，傳統(tǒng)的辦法有：辦法有： 1）在整流器輸入端設置無源濾波器；）在整流器輸入

32、端設置無源濾波器； 2）在網側增設無功補償裝置。）在網側增設無功補償裝置。-40- 近年來，隨著新型電力電子器件問世和電能質量控制近年來，隨著新型電力電子器件問世和電能質量控制技術的進展，各種新的諧波抑制和無功補償裝置不斷技術的進展，各種新的諧波抑制和無功補償裝置不斷涌現。這些新的電能質量控制技術和裝置有：涌現。這些新的電能質量控制技術和裝置有： 1）開發(fā)各種有源電力濾波器（）開發(fā)各種有源電力濾波器（APF-active power filters），比如：串聯(lián)型），比如：串聯(lián)型APF、并聯(lián)型、并聯(lián)型APF以及混合型以及混合型APF； 2）引入功率因數校正（）引入功率因數校正（PFC-powe

33、r factor correction）電路；電路； 3）有源濾波與功率因數混合校正技術。）有源濾波與功率因數混合校正技術。-41- 2. 直流斬波器直流斬波器 解決晶閘管相控整流器問題的辦法之一是采用二極管解決晶閘管相控整流器問題的辦法之一是采用二極管整流器先將交流電轉換為不可控的直流，然后再通過整流器先將交流電轉換為不可控的直流，然后再通過直流直流-直流變換器（直流變換器（DC/DC Converter）得到可控的直）得到可控的直流輸出。系統(tǒng)結構如圖流輸出。系統(tǒng)結構如圖1-6所示。所示。-42- 直流直流-直流變換器又稱為直流變換器又稱為直流斬波器直流斬波器，降壓斬波電路，降壓斬波電路Bu

34、ck電路）和升壓斬波電路（電路）和升壓斬波電路（Boost電路）是最基本電路）是最基本的斬波電路。的斬波電路。 由由Buck電路構成的直流斬波器電路構成的直流斬波器-電動機系統(tǒng)的原理圖示電動機系統(tǒng)的原理圖示于圖于圖1-7a。當。當S導通時，直流電源電壓導通時，直流電源電壓Ud0加到電動機加到電動機上；當上；當S關斷時，直流電源與電機脫開，電動機電樞經關斷時，直流電源與電機脫開，電動機電樞經VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。如此反復，得電樞端電續(xù)流，兩端電壓接近于零。如此反復，得電樞端電壓波形壓波形u=f(t)，如圖，如圖1-7b，好象是電源電壓，好象是電源電壓Ud0在在ton時時間內被接上，又在間內

35、被接上，又在(T-ton )時間內被斬斷，故稱時間內被斬斷，故稱“斬斬波波”。-43-44- 直流斬波器輸出電壓的平均值為直流斬波器輸出電壓的平均值為 可見在可見在Buck電路中，通過調節(jié)電路中，通過調節(jié)S即可得到連續(xù)可調的即可得到連續(xù)可調的直流輸出。但是，采用基本直流輸出。但是，采用基本Buck電路只能實現直流電電路只能實現直流電動機的正向電動運行。為實現直流電動機正反向運行，動機的正向電動運行。為實現直流電動機正反向運行，常采用常采用H型可逆脈寬調制（型可逆脈寬調制（Pulse Width Modulation，簡稱簡稱PWM）變換器。）變換器。ondd0d0(1 8)tUUUT-45-與

36、晶閘管相控整流器相比，直流斬波器的優(yōu)越性在于：與晶閘管相控整流器相比，直流斬波器的優(yōu)越性在于：1) 主電路線路簡單，需用的功率器件少；主電路線路簡單，需用的功率器件少；2) 開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小；熱都較??；3) 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調速范圍寬；低速性能好，穩(wěn)速精度高，調速范圍寬；4) 系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強；系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強；5) 功率開關器件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關功率開關器件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高；頻率適

37、當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高；6) 直流電源采用不控整流時，電網功率因數比相控整流直流電源采用不控整流時，電網功率因數比相控整流器高。器高。 -46-內容回顧內容回顧 1、 相控整流器相控整流器 2、直流斬波器、直流斬波器-47- 3. PWM整流器整流器 解決晶閘管相控整流器問題的另一種辦法是在整流電路中用全解決晶閘管相控整流器問題的另一種辦法是在整流電路中用全控型電力電子開關器件代替晶閘管，采用控型電力電子開關器件代替晶閘管，采用PWM控制輸出電壓，控制輸出電壓，并同時改善功率因數和抑制電流諧波。并同時改善功率因數和抑制電流諧波。 一個單相一個單相PWM整流電路如圖整流電路如圖1

38、-8所示，采用單相全控橋整流電所示，采用單相全控橋整流電路拓撲，由全控型器件和續(xù)流二極管構成不對稱雙向開關。路拓撲，由全控型器件和續(xù)流二極管構成不對稱雙向開關。（1）換流模式）換流模式 該整流電路有三種工作模式：該整流電路有三種工作模式：-48-1) 模式模式I：S1和和S3閉合，或閉合，或S2和和S4閉合，此時，交流閉合，此時，交流電源經電感電源經電感L短路，整流器輸入電壓短路，整流器輸入電壓 us= 0，整流，整流器輸出電流器輸出電流id= 0，其等效電路如圖，其等效電路如圖1-12b所示。所示。-49-1) 模式模式I：S1和和S3閉合，或閉合，或S2和和S4閉合，此時，交流閉合，此時，

39、交流電源經電感電源經電感L短路，整流器輸入電壓短路，整流器輸入電壓 us= 0，整流，整流器輸出電流器輸出電流id= 0，其等效電路如圖，其等效電路如圖1-12b所示。所示。-50-2) 模式模式II：S1和和S4閉閉合，合，us = Ud，id 0，其等效，其等效電路如圖電路如圖1-12c所示。所示。-51-3) 模式模式III：S2和和S3閉合，閉合，us = -Ud，id 0，其等效電路如圖，其等效電路如圖1-12d所示。所示。-52-設交流電源電壓為設交流電源電壓為 msin(1 9)uUt假定交流輸入電流的相位滯后于電源電壓的相位差為假定交流輸入電流的相位滯后于電源電壓的相位差為ms

40、in()(1 10)iIt根據上述開關狀態(tài)，整流器交流輸入電壓根據上述開關狀態(tài)，整流器交流輸入電壓us可表為可表為 ddII0I(1 11)-IIIsUuU模式模式模式-53- 整流器輸出電流為整流器輸出電流為dm0I(1 12)sin()IIIIIiiIt模式模式 和模式-54- 由于高性能的交流調速系統(tǒng)需要變流器既能改變電壓由于高性能的交流調速系統(tǒng)需要變流器既能改變電壓又能改變頻率，因此，現代交流變流器是一種變壓變頻又能改變頻率，因此，現代交流變流器是一種變壓變頻裝置，通常稱為變頻器。目前，電力電子交流變換器主裝置，通常稱為變頻器。目前，電力電子交流變換器主要有要有交交-直直-交變頻器交變

41、頻器和和交交-交變頻器交變頻器兩類：兩類：1.3.2 交流輸出變換器交流輸出變換器-55-1、交、交-直直-交變頻器交變頻器 交交-直直-交變頻器的交變頻器的基本原理基本原理是：首先將交流電通過整是：首先將交流電通過整流器變成直流電，然后再通過逆變器變成交流電。由于流器變成直流電，然后再通過逆變器變成交流電。由于中間直流環(huán)節(jié)的存在，故而稱為交中間直流環(huán)節(jié)的存在，故而稱為交-直直-交變頻器，又可交變頻器，又可稱為間接式的變壓變頻器。目前，有多種方式實現交稱為間接式的變壓變頻器。目前，有多種方式實現交-直直-交變頻器的電能變換，主要應用于電力傳動控制系統(tǒng)的交變頻器的電能變換，主要應用于電力傳動控制

42、系統(tǒng)的有下面三種方式：有下面三種方式： -56-（1）采用相控整流器與六拍逆變器組成的交）采用相控整流器與六拍逆變器組成的交-直直-交變頻交變頻器器 這是較為早期的一種交這是較為早期的一種交-直直-交變頻器，其基本結構如交變頻器，其基本結構如圖圖1-11所示。所示。-57- （a）逆變器的換流模式）逆變器的換流模式 交交-直直-交變壓變頻器中的逆變器一般接成三相橋式電交變壓變頻器中的逆變器一般接成三相橋式電路，以便輸出三相交流變頻電壓，圖路，以便輸出三相交流變頻電壓，圖1-12為為6個晶閘管個晶閘管VT1-VT6組成的三相逆變器主電路，控制各開關器件輪組成的三相逆變器主電路，控制各開關器件輪流

43、導通和關斷，可使輸出端得到三相交流電壓。流導通和關斷，可使輸出端得到三相交流電壓。 FC為頻為頻率控制器，根據輸入的頻率控制信號率控制器，根據輸入的頻率控制信號U*fr，產生一定頻率，產生一定頻率的脈沖，并分配去觸發(fā)相應的晶閘管。在某一瞬間，控的脈沖，并分配去觸發(fā)相應的晶閘管。在某一瞬間，控制一個開關器件關斷，同時使另一個器件導通，制一個開關器件關斷，同時使另一個器件導通， 就實現就實現了兩個器件之間的換流。在三相橋式逆變器中，有了兩個器件之間的換流。在三相橋式逆變器中，有180導通型和導通型和120導通型兩種換流方式。導通型兩種換流方式。 -58-59- 現以現以180導通型換流模式為例來分

44、析其逆變原理。導通型換流模式為例來分析其逆變原理。 在一個交流電源周期里，每個在一個交流電源周期里，每個60觸發(fā)一個晶閘管，在觸發(fā)一個晶閘管，在同一橋臂上、下兩管之間互相換流。同一橋臂上、下兩管之間互相換流。 例如，當例如，當VT1關斷關斷后，使后，使VT4導通，而當導通，而當VT4關斷后，又使關斷后，又使VT1導通。導通。 這時，這時，每個開關器件在一個周期內導通的區(qū)間是每個開關器件在一個周期內導通的區(qū)間是180，其它各，其它各相亦均如此。表相亦均如此。表1-1給出了在一個交流電源周期里，給出了在一個交流電源周期里，180導通型換流模式正相序的觸發(fā)順序和開關狀態(tài)。導通型換流模式正相序的觸發(fā)順

45、序和開關狀態(tài)。 -60-序號導通區(qū)間開關狀態(tài)1060S5、S6、S1260120 S6、S1、S23120180 S1、S2、S34180240 S2、S3、S45240300 S3、S4、S56300360 S4、S5、S6-61- 按此換流模式，并忽略換流時間，得到理想的電壓型按此換流模式，并忽略換流時間，得到理想的電壓型逆變器輸出波形見圖逆變器輸出波形見圖1-12。 根據根據180導通電壓型逆變器的輸出波形，可推導出逆導通電壓型逆變器的輸出波形，可推導出逆變器輸出的相電壓和線電壓方程：變器輸出的相電壓和線電壓方程： 1adcdc1122sinsin 6161kkuUtUktk1abdcd

46、c112 32 3sinsin616616kkuUtUktk-62- 可見，三相可見，三相180導通電壓型逆變器的輸出電壓并非理導通電壓型逆變器的輸出電壓并非理想的正弦波，除了正弦基波分量外，還含有多項的高次想的正弦波，除了正弦基波分量外，還含有多項的高次諧波。為了改善電壓波形，可以采取其他控制策略和措諧波。為了改善電壓波形，可以采取其他控制策略和措施，比如：施，比如：PWM控制、多重化技術等?？刂?、多重化技術等。 -63- 在實際應用時，在實際應用時，180導通型逆變器中，除換流期間外，導通型逆變器中，除換流期間外，每一時刻總有每一時刻總有3個開關器件同時導通。因此，必須防止同個開關器件同時

47、導通。因此，必須防止同一橋臂的上、下兩管一橋臂的上、下兩管 “直通直通”。為此，換流時，必須先。為此，換流時，必須先給應關斷的器件發(fā)出關斷信號，待其關斷后留有一定的給應關斷的器件發(fā)出關斷信號，待其關斷后留有一定的時間裕量，叫做時間裕量，叫做“死區(qū)時間死區(qū)時間”，再給應導通的器件發(fā)出，再給應導通的器件發(fā)出開通信號。開通信號。 死區(qū)時間的長短視器件的開關速度而定，器件的開死區(qū)時間的長短視器件的開關速度而定，器件的開關速度越快時，所留的死區(qū)時間可以越短。為了安全起關速度越快時，所留的死區(qū)時間可以越短。為了安全起見，設置死區(qū)時間是非常必要的，但它會造成見，設置死區(qū)時間是非常必要的，但它會造成輸出電壓輸

48、出電壓波形的畸變波形的畸變。 -64- 在逆變器的一個交流輸出周期中，每個開關管導通一在逆變器的一個交流輸出周期中，每個開關管導通一次，每隔次，每隔60總有一個管子導通和關斷，使逆變器的輸總有一個管子導通和關斷，使逆變器的輸出電壓或電流有一次變化。這樣在一個電源周期出電壓或電流有一次變化。這樣在一個電源周期360電電角度中共有角度中共有6個開關管輪流導通，然后重新開始循環(huán)，由個開關管輪流導通，然后重新開始循環(huán)，由此又稱為此又稱為六拍逆變器六拍逆變器。 恒壓恒頻的交流電源經過交恒壓恒頻的交流電源經過交-直直-交的變換，成為變壓交的變換，成為變壓變頻的交流電源。如果六拍逆變器開關管的觸發(fā)順序按變頻

49、的交流電源。如果六拍逆變器開關管的觸發(fā)順序按 S1 S2 S3 S4 S5 S6的正相序循環(huán)，則輸出三相的正相序循環(huán)，則輸出三相正相序交流電，驅動交流電動機正向運行；反之，如果正相序交流電，驅動交流電動機正向運行；反之，如果按按S6 S5 S4 S3 S2 S1的負相序觸發(fā)開關管，的負相序觸發(fā)開關管，則輸出三相負相序交流電，驅動交流電動機反向運行。則輸出三相負相序交流電，驅動交流電動機反向運行。-65- (b)電壓源型逆變器和電流源型逆變器電壓源型逆變器和電流源型逆變器 由于在逆變器與負載之間除了有功功率的傳送外，還由于在逆變器與負載之間除了有功功率的傳送外，還存在無功功率的交換，因此需要采用

50、儲能元件來緩沖無存在無功功率的交換，因此需要采用儲能元件來緩沖無功能量。還有為了使輸入到逆變器直流電源平穩(wěn)，需要功能量。還有為了使輸入到逆變器直流電源平穩(wěn)，需要在交在交-直直-交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)設置濾波器。一般采交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)設置濾波器。一般采用電容器或電感器來滿足上述兩項需求。根據直流中間用電容器或電感器來滿足上述兩項需求。根據直流中間環(huán)節(jié)所采用的儲能元件的不同，交環(huán)節(jié)所采用的儲能元件的不同，交-直直-交變頻器又分為交變頻器又分為電壓源型電壓源型和和電流源型電流源型兩種變流器：兩種變流器： -66- 1) 電壓源型電壓源型 如果直流環(huán)節(jié)采用大電容作為儲能元件，如果直流環(huán)節(jié)采用大電

51、容作為儲能元件，由于電容器的濾波作用，使直流電壓波形比較平穩(wěn)，在由于電容器的濾波作用，使直流電壓波形比較平穩(wěn)，在理想情況下可看作是一個內阻為零的恒壓源，因此稱為理想情況下可看作是一個內阻為零的恒壓源，因此稱為電壓源型逆變器（電壓源型逆變器（VSI，Voltage Source Inverter），有），有時簡稱電壓型逆變器。電壓型逆變器的拓撲結構如圖時簡稱電壓型逆變器。電壓型逆變器的拓撲結構如圖1-13a所示，其輸出的交流電壓是矩形波或階梯波。所示，其輸出的交流電壓是矩形波或階梯波。 -67- 2) 電流源型電流源型 如果直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能元件，如果直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能元件，由于

52、電感濾波作用，使直流電流波形比較平直，相當于由于電感濾波作用，使直流電流波形比較平直，相當于一個恒流源，因此稱為電流源型逆變器（一個恒流源，因此稱為電流源型逆變器（CSI，Current Source Inverter），或簡稱電流型逆變器。電流型逆變），或簡稱電流型逆變器。電流型逆變器的拓撲結構如圖器的拓撲結構如圖1-13b所示，其輸出的交流電流是矩形所示，其輸出的交流電流是矩形波或階梯波。波或階梯波。 -68- 兩類逆變器在主電路上雖然只是直流環(huán)節(jié)的儲能元件兩類逆變器在主電路上雖然只是直流環(huán)節(jié)的儲能元件不同，在性能上卻帶來了明顯的差異，主要表現如下：不同，在性能上卻帶來了明顯的差異，主要表

53、現如下： 1) 無功能量的緩沖無功能量的緩沖 電壓型逆變器采用電容器來緩沖無電壓型逆變器采用電容器來緩沖無功能量和直流濾波；而電流型逆變器則采用電感器來緩功能量和直流濾波；而電流型逆變器則采用電感器來緩沖無功能量和直流濾波。沖無功能量和直流濾波。 2) 能量的回饋能量的回饋 采用電流源型逆變器，由于功率交換時采用電流源型逆變器，由于功率交換時電流方向不變，容易實現能量的回饋，從而便于四象限電流方向不變，容易實現能量的回饋，從而便于四象限運行，適用于需要回饋制動和經常正、反轉的生產機械。運行，適用于需要回饋制動和經常正、反轉的生產機械。而對于電壓源型逆變器，由于其中間直流環(huán)節(jié)有大電容而對于電壓源

54、型逆變器，由于其中間直流環(huán)節(jié)有大電容鉗制著電壓的極性，不可能迅速反向，而電流受到器件鉗制著電壓的極性，不可能迅速反向，而電流受到器件單向導電性的制約也不能反向，所以在原裝置上無法實單向導電性的制約也不能反向，所以在原裝置上無法實現回饋制動?，F回饋制動。 -69- 3) 動態(tài)響應動態(tài)響應 正由于交正由于交-直直-交電流源型變壓變頻調速系交電流源型變壓變頻調速系統(tǒng)的直流電壓極性可以迅速改變，所以動態(tài)響應比較快，統(tǒng)的直流電壓極性可以迅速改變，所以動態(tài)響應比較快，而電壓源型則要差一些。而電壓源型則要差一些。 4) 應用場合應用場合 電壓源型逆變器屬恒壓源，電壓控制響電壓源型逆變器屬恒壓源，電壓控制響應

55、慢，不易波動，所以適于做多臺電動機同步運行時的應慢，不易波動，所以適于做多臺電動機同步運行時的供電電源，或單臺電動機調速但不要求快速起制動和快供電電源，或單臺電動機調速但不要求快速起制動和快速減速的場合。速減速的場合。 采用電流源型逆變器的系統(tǒng)則相反，不采用電流源型逆變器的系統(tǒng)則相反，不適用于多電動機傳動，但可以滿足快速起制動和可逆運適用于多電動機傳動，但可以滿足快速起制動和可逆運行的要求。行的要求。 -70- 六拍變流器的六拍變流器的優(yōu)點優(yōu)點是：在整流環(huán)節(jié)進行調壓控制，在是：在整流環(huán)節(jié)進行調壓控制，在逆變環(huán)節(jié)進行調頻控制，兩種控制分開實現，概念清楚，逆變環(huán)節(jié)進行調頻控制，兩種控制分開實現，概

56、念清楚，控制簡便。但由于采用晶閘管整流和逆變，帶來了如下控制簡便。但由于采用晶閘管整流和逆變，帶來了如下不足不足： 1) 由于采用晶閘管相控整流，在交流輸入端造成網側由于采用晶閘管相控整流，在交流輸入端造成網側功率因數低和高次諧波大的問題；功率因數低和高次諧波大的問題； 2) 六拍逆變器由于晶閘管的工作頻率的限制，變頻控六拍逆變器由于晶閘管的工作頻率的限制，變頻控制范圍有限，且輸出不是正弦，諧波含量高。制范圍有限，且輸出不是正弦，諧波含量高。 -71-2PWM變頻器變頻器 PWM變頻器的基本結構如圖變頻器的基本結構如圖1-14所示，采用二極管整所示，采用二極管整流器將恒壓恒頻的交流電變換為不可

57、控的直流輸出，再流器將恒壓恒頻的交流電變換為不可控的直流輸出，再通過通過PWM逆變器變換為變壓變頻（逆變器變換為變壓變頻（VVVFVariable Voltage Variable Frequency）的交流電輸出。）的交流電輸出。 -72- （1）PWM逆變器的主電路拓撲與調制原理逆變器的主電路拓撲與調制原理 PWM逆變器的主電路拓撲如圖逆變器的主電路拓撲如圖1-15所示，由所示，由6個開關個開關器件器件S1-S6及續(xù)流二極管組成，開關器件可以根據逆變器及續(xù)流二極管組成，開關器件可以根據逆變器的容量選用的容量選用IGBT、PMOSFET或或BJT等全控型器件。目等全控型器件。目前，對于中、小

58、容量的變頻器，大都采用復合型器件前，對于中、小容量的變頻器，大都采用復合型器件IGBT作為主電路開關。這種采用三相橋式二極管整流器作為主電路開關。這種采用三相橋式二極管整流器與三相橋式與三相橋式IGBT逆變器構成的逆變器構成的PWM變頻器成為當今最變頻器成為當今最為流行的變頻器形式，又稱為為流行的變頻器形式，又稱為通用變頻器通用變頻器。 -73-74- 交流交流PWM調制的基本原理調制的基本原理 以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的波高得多的等腰三角波等腰三角波作為作為載波載波，并用頻率和期望波，并用頻率和期望波相同的相同的正弦

59、波正弦波作為作為調制波調制波 當調制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開當調制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關器件的通斷時刻，從而獲得在正弦調制波的半個周關器件的通斷時刻，從而獲得在正弦調制波的半個周期內呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波期內呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波 按照波形面積相等的原則，每一個矩形波的面積與相按照波形面積相等的原則，每一個矩形波的面積與相應位置的正弦波面積相等，因而這個序列的矩形波與應位置的正弦波面積相等，因而這個序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調制方法稱作期望的正弦波等效。這種調制方法稱作正弦波脈寬調正弦波脈寬調制（制（SPWM），

60、），這種序列的矩形波稱作這種序列的矩形波稱作SPWM波波 -75- （2）PWM調制方法調制方法 由于由于PWM變頻器能克服晶閘管變頻器的不足，性能得變頻器能克服晶閘管變頻器的不足，性能得到很大提高，因此引起人們的重視，相繼開發(fā)出許多種到很大提高，因此引起人們的重視，相繼開發(fā)出許多種PWM調制方法。這里簡要介紹幾種主要方法：調制方法。這里簡要介紹幾種主要方法： 1）正弦波脈寬調制）正弦波脈寬調制(SPWM)方法方法 這種方法的基本原這種方法的基本原理如上所述，理如上所述，SPWM控制技術有單極性控制和雙極性控控制技術有單極性控制和雙極性控制兩種方式。如果在正弦調制波的半個周期內，三角載制兩種方