電力電子技術(shù)總結(jié)

1、 模擬電子技術(shù)電子技術(shù)信息電子技術(shù)電力電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)1.1 電力電子與信息電子1.2 兩大分支 電力交流和直流兩種 從公用電網(wǎng)直接得到的是交流，從蓄電池和干電池得到的是直流。 交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流表1 電力變換的種類逆變直流斬波直流交流電力控制變頻、變相整流交流交流直流 輸出 輸入1.2 兩大分支3 電力電子技術(shù)的應(yīng)用1 1）概念）概念: :電力電子器件電力電子器件（Power Electronic Device） 可直接用于主電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。主電路（主電路（Main Power Circuit） 電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換

2、或控制任務(wù)的電路。2 2）分類）分類: : 電真空器件電真空器件 (汞弧整流器、閘流管) 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 (采用的主要材料仍然是硅）1.1.1 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征電力電子器件電力電子器件能處理電功率的能力，一般遠大于處理信息的電子器件。電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。1.1.1 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征3）同處理信息的電子器件相比的特征：）同處理信息的電子器件相比的特征：通態(tài)損耗通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因。器件開關(guān)頻率較

3、高時，開關(guān)損耗開關(guān)損耗可能成為器件功率損耗的主要因素。主要損耗通態(tài)損耗斷態(tài)損耗開關(guān)損耗關(guān)斷損耗開通損耗1.1.1 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征 電力電子器件的損耗電力電子器件的損耗電力電子系統(tǒng)電力電子系統(tǒng)：由控制電路控制電路、驅(qū)動電路驅(qū)動電路、保護電路保護電路 和以電力電子器件為核心的主電路主電路組成。圖1-1 電力電子器件在實際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成控制電路檢測電路驅(qū)動電路RL主電路V1V2保護電路在主電路和控制電路中附加一些電路，以保證電力電子器件和整個系統(tǒng)正?？煽窟\行1.1.2 應(yīng)用電力電子器件系統(tǒng)組成應(yīng)用電力電子器件系統(tǒng)組成電氣隔離控制電路半控型器件（半控型器件（Thyr

4、istor） 通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。全控型器件全控型器件（IGBT,MOSFET) ) 通過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān) 斷，又稱自關(guān)斷器件。不可控器件不可控器件( (Power Diode) ) 不能用控制信號來控制其通斷, 因此也就不需要驅(qū)動電路。1.1.3 電力電子器件的分類電力電子器件的分類按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：電流驅(qū)動型電流驅(qū)動型 通過從器件的控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導(dǎo)通或者 關(guān)斷的控制。電壓驅(qū)動型電壓驅(qū)動型 僅通過在器件的控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。1.1.

5、3 電力電子器件的分類電力電子器件的分類 按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類： Power Diode結(jié)構(gòu)和原理簡單，工作可靠，自20世紀(jì)50年代初期就獲得應(yīng)用?？旎謴?fù)二極管和肖特基二極管，分別在中、高頻整流和逆變，以及低壓高頻整流的場合，具有不可替代的地位。1.2 不可控器件不可控器件電力二極管電力二極管引言引言整流二極管及模塊基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的二極管一樣。由一個面積較大的PN結(jié)和兩端引線封裝組成的。從外形上看，主要有螺栓型和平板型兩種封裝。圖1-2 電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號 a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c) 電氣圖形符號1.2.1

6、PN結(jié)與電力二極管的工作原理結(jié)與電力二極管的工作原理AKAKa)IKAPNJb)c)AK圖1-6 晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c) 電氣圖形符號1.3.1 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理外形有螺栓型和平板型兩種封裝。有三個連接端。螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。平板型晶閘管可由兩個散熱器將其夾在中間。AAGGKKb )c )a )AGKKGAP1N1P2N2J1J2J31.3.1 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理常用晶閘管的結(jié)構(gòu)螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)1.3.1 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的

7、結(jié)構(gòu)與工作原理式中1和2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益；ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由以上式可得 ：圖1-7 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a) 雙晶體管模型 b) 工作原理 晶閘管導(dǎo)通的原理可用晶體管模型解釋，由圖得：111CBOAcIII222CBOKcIIIGAKIII21ccAIII（1-2）（1-1）（1-3）（1-4）)(121CBO2CBO1G2AIIII（1-5）1.4.1 門極可關(guān)斷晶閘門極可關(guān)斷晶閘管管晶閘管的一種派生器件。可以通過在門極施加負的脈沖電流使其關(guān)斷。GTO的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，因而在兆瓦級以上的大功率場合仍

8、有較多的應(yīng)用。DATASHEET 1門極可關(guān)斷晶閘管門極可關(guān)斷晶閘管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）1.4.1 門極可關(guān)斷晶門極可關(guān)斷晶閘管閘管AGKc)圖1-13AGKGGKN1P1N2N2P2b)a)AGK 結(jié)構(gòu)： 與普通晶閘管的相同點： PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，外部引出陽極、陰極和門極。 和普通晶閘管的不同點：GTO是一種多元的功率集成器件。圖1-13 GTO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號 a) 各單元的陰極、門極間隔排列的圖形 b) 并聯(lián)單元結(jié)構(gòu)斷面示意圖 c) 電氣圖形符號1）GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理圖1-131.4.1 門極可關(guān)斷晶閘門極可關(guān)斷晶閘

9、管管工作原理工作原理：與普通晶閘管一樣，可以用圖1-7所示的雙晶體管模型來分析。 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b)圖1-7 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理 1 1+ + 2 2=1=1是器件臨界導(dǎo)通的條件。是器件臨界導(dǎo)通的條件。由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成的兩個晶體管V1、V2分別具有共基極電流增益 1 1和 2 2 。與普通的雙極結(jié)型晶體管基本原理是一樣的。主要特性是耐壓高、電流大、開關(guān)特性好。通常采用至少由兩個晶體管按達林頓接法組成的單元結(jié)構(gòu)。采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成 。1.4.2 電力晶體管電力晶體管

10、1）GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理圖1-15 GTR的結(jié)構(gòu)、電氣圖形符號和內(nèi)部載流子的流動 a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 b) 電氣圖形符號 c) 內(nèi)部載流子的流動1.4.3 電力場效應(yīng)晶體管電力場效應(yīng)晶體管分為結(jié)型結(jié)型和絕緣柵型絕緣柵型通常主要指絕緣柵型絕緣柵型中的MOSMOS型型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡稱電力MOSFET（Power MOSFET）結(jié)型電力場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管（Static Induction TransistorSIT）特點特點用柵極電壓來控制漏極電流驅(qū)動電路簡單，需要的驅(qū)動功率小。開關(guān)速度快，工作頻率高。熱穩(wěn)定

11、性優(yōu)于GTR。電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。電力場效應(yīng)晶體管電力場效應(yīng)晶體管1.4.3 電力場效應(yīng)晶體管電力場效應(yīng)晶體管電力電力MOSFET的種類的種類 按導(dǎo)電溝道可分為P溝道溝道和N溝道溝道。 耗盡型耗盡型當(dāng)柵極電壓為零時漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道。 增強型增強型對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時才存在導(dǎo)電溝道。 電力MOSFET主要是N溝道增強型溝道增強型。DATASHEET1）電力）電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理1.4.4 絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管兩類器件取長補短結(jié)合而成的復(fù)合器件Bi-MOS器件絕緣柵雙極晶體管（I

12、nsulated-gate Bipolar TransistorIGBT或IGT）(DATASHEET 1 2 )GTR和MOSFET復(fù)合，結(jié)合二者的優(yōu)點。1986年投入市場，是中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。繼續(xù)提高電壓和電流容量，以期再取代GTO的地位。 GTR和GTO的特點雙極型，電流驅(qū)動，有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，通流能力很強，開關(guān)速度較低，所需驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜。 MOSFET的優(yōu)點單極型，電壓驅(qū)動，開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小而且驅(qū)動電路簡單。1.4.4 絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管1) IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理三端器件：柵極G、集電極C和發(fā)射

13、極EEGCN+N-a)PN+N+PN+N+P+發(fā)射極 柵極集電極注入?yún)^(qū)緩沖區(qū)漂移區(qū)J3J2J1GEC+-+-+-IDRNICVJ1IDRonb)GCc)圖1-22 IGBT的結(jié)構(gòu)、簡化等效電路和電氣圖形符號a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 b) 簡化等效電路 c) 電氣圖形符號第2章 整流電路引言整流電路的分類整流電路的分類：按組成的器件可分為不可控不可控、半控半控、全控全控三種。按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路橋式電路和零式電路零式電路。按交流輸入相數(shù)分為單相電路單相電路和多相電路多相電路。按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為單拍電路單拍電路和雙拍電路雙拍電路。整流電路整流電路：出現(xiàn)最早的電力電子電

14、路，將交流電變?yōu)橹绷麟姟?.1.1 單相半波可控整流電路圖2-1單相半波可控整流電路及波形1 1）帶電阻負載的工作情況）帶電阻負載的工作情況變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電阻負載的特點電阻負載的特點：電壓與電流成正比，兩者波形相同。wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTq0b)c)d)e)00 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)2.1.1 單相半波可控整流電路2) 帶阻感負載的工作情況帶阻感負載的工作情況圖2-2帶阻感負載的單相半波電路及其波形阻感

15、負載的特點阻感負載的特點：電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不發(fā)生突變。討論負載阻抗角j、觸發(fā)角、晶閘管導(dǎo)通角的關(guān)系。wttwwtwtwu20wt1p2 ptug0ud0id0uVT0qb)c)d)e)f)+ + +2.1.1 單相半波可控整流電路續(xù)流二極管續(xù)流二極管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-p+b)c)d)e)f)g)iVDRa)圖2-4單相半波帶阻感負載有續(xù)流二極管的電路及波形當(dāng)u2過零變負時，VDR導(dǎo)通，ud為零，VT承受反壓關(guān)斷。L儲存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流續(xù)流。 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系

16、(id近似恒為Id）ddVT2IIpp（2-5）d2dVT2)(21ItdIIppwpp（2-6）ddVDRIIpp2（2-7）d22dVD2)(21RItdIIppwppp（2-8）2.1.2 單相橋式全控整流電路1) 帶電阻負載的工作情況帶電阻負載的工作情況a)u (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)dduVT1,4圖2-5單相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形工作原理及波形分析工作原理及波形分析VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時

17、關(guān)斷。電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)2.1.3 單相全波可控整流電路 單相全波可控整流電路（單相全波可控整流電路（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)，又稱單相雙半波可控整流電路。，又稱單相雙半波可控整流電路。單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看均是基本一致的。變壓器不存在直流磁化的問題。圖2-9單相全波可控整流電路及波形a)wtwb)udi1OOt2.1.3 單相全波可控整流電路單相全波與單相全控橋的區(qū)別：單相全波與單相

18、全控橋的區(qū)別：單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料的消耗多。單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，相應(yīng)的，門極驅(qū)動電路也少2個；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。單相全波導(dǎo)電回路只含1個晶閘管，比單相橋少1個，因而管壓降也少1個。從上述后兩點考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場合應(yīng)用。2.5.1 諧波和無功功率分析基礎(chǔ)2） 功率因數(shù)功率因數(shù)正弦電路中的情況電路的有功功率有功功率就是其平均功率平均功率：pjwp20cos)(21UItuidP（2-59）視在功率視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI（2-60）無功功率無功功率定義為：Q=U I sinj j （2-61）功

19、率因數(shù)功率因數(shù)l 定義為有功功率P和視在功率S的比值：SPl（2-62） 此時無功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān)系：222QPS（2-63）功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差j 決定的：l l =cos j j （2-64）第3章 直流斬波電路引言直流斬波電路（DC Chopper）將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。也稱為直流-直流變換器（DC/DC Converter）。一般指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟姡话ㄖ绷鹘涣髦绷鳌?電路種類6種基本斬波電路：降壓斬波電路降壓斬波電路、升壓斬波電路升壓斬波電路、 升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。

20、復(fù)合斬波電路不同結(jié)構(gòu)基本斬波電路組合。多相多重斬波電路相同結(jié)構(gòu)基本斬波電路組合。3.1.1 降壓斬波電路電路結(jié)構(gòu)全控型器件若為晶閘管，須有輔助關(guān)斷電路。續(xù)流二極管負載出現(xiàn)的反電動勢典型用途之一是拖動直流電動機，也可帶蓄電池負載。 降壓斬波電路降壓斬波電路（Buck Chopper)3.1.2 升壓斬波電路 升壓斬波電路升壓斬波電路（Boost Chopper）保持輸保持輸出電壓出電壓儲存電能儲存電能電路結(jié)構(gòu)1)升壓斬波電路的基本原理交交變頻直接交直交變頻間接 本章主要講述 交流交流-交流變流電路交流變流電路 把一種形式的交流變成另一種形式交流的電路第4章 交流電力控制電路和交交變頻電路交流電力

21、控制電路只改變電壓,電流或控制電路的通斷,而不改變頻率的電路。變頻電路改變頻率的電路交流調(diào)壓電路相位控制交流調(diào)功電路通斷控制 4.1 交流調(diào)壓電路 原理原理兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，通過對晶閘管的控制就可控制交流電力。 電路圖電路圖 4.1.1 單相交流調(diào)壓電路wwwwROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTtOtOtOt圖4-1 電阻負載單相交流調(diào)壓電路及其波形 1 電阻負載電阻負載 l與 的關(guān)系：的關(guān)系： 0時，功率因數(shù) l1， 增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，l降低。 輸出電壓與 的關(guān)系： 移相范圍為0 。 0時，輸出電壓為最大。 U0U1，隨的增大，U0降低， 時，U0

22、0。 若晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時負載電流為正弦波，相位滯后于u1的角度為j ，當(dāng)用晶閘管控制時，只能進行滯后控制，使負載電流更為滯后。 設(shè) =0時刻仍定為u1過零的時刻，阻感負載穩(wěn)態(tài)時 的移相范圍應(yīng)為j 。 4.1.1 單相交流調(diào)壓電路 2 阻感負載阻感負載0.6Ou u1 1uoi ou VTwtOwtOwtwtOuG1uG2OOwtwt圖4-2 阻感負載單相交流調(diào)壓電路及其波形 負載阻抗角： j =arctan(wL / R)VT14.2.1 交流調(diào)功電路 交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同比較 相同點相同點 電路形式完全相同完全相同 不同點不同點 控制方式不同不同交流調(diào)壓電路在每個電源周期周期都

23、對輸出電壓波形進行控制。 交流調(diào)功電路是將負載與交流電源接通幾個周期,再斷開幾個周期,通過通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負載所消耗的平均功率。4.2.1 交流調(diào)功電路 電阻負載時的工作情況控制周期為M倍電源周期，晶閘管在前N個周期導(dǎo)通，后MN個周期關(guān)斷。負載電壓和負載電流（也即電源電流）的重復(fù)周期為M倍電源周期。pM電源周期控制周期=M倍電源周期=2p4pMO導(dǎo)通段=2pNM3pM2pMuou1uo,iowtU12圖4-13 交流調(diào)功電路典型波形(M =3、N =2)圖4-1電阻負載單相交流調(diào)壓電路4.2.2 交流電力電子開關(guān)概念概念 把晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路中，代替電路中的機械開關(guān)，起接通和斷開

24、電路的作用。優(yōu)點優(yōu)點 響應(yīng)速度快，無觸點，壽命長，可頻繁控制通斷。與交流調(diào)功電路的區(qū)別區(qū)別并不控制電路的平均輸出功率。通常沒有明確的控制周期，只是根據(jù)需要控制電路的接通和斷開?？刂祁l度通常比交流調(diào)功電路低得多。4.3.1 單相交交變頻器 1 電路構(gòu)成和基本工作原理電路構(gòu)成如圖4-18，由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，和直流電動機可逆調(diào)速用的四象限變流電路完全相同。變流器P和N都是相控整流電路。圖4-18 單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形ZPN輸出電壓平均輸出電壓圖4-18OuouoP=0P=p2P=p2wt第5章 逆變電路 引言逆變的概念 逆變與整流相對應(yīng)，直流電變成交流電。交流側(cè)

25、接電網(wǎng)，為有源逆變有源逆變。交流側(cè)接負載，為無源逆變無源逆變。逆變與變頻變頻電路：分為交交變頻和交直交變頻兩種。交直交變頻由交直變換（整流）和直交變換兩部分組成，后一部分就是逆變。 主要應(yīng)用各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池等，給交流負載供電。交流電機調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。本章講述無源逆變以單相橋式逆變電路單相橋式逆變電路為例說明最基本的工作原理5.1.1 逆變電路的基本工作原理圖5-1 逆變電路及其波形舉例負載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1S4是橋式電路的4個臂，它由電力電子器件及輔助電路組成，負載為阻

26、感負載。5.1.2 換流方式分類換流換流電流從一個支路向另一個支路轉(zhuǎn)移的過程，也稱為換相換相。開通：適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動信號就可使器件開通。關(guān)斷：全控型器件可通過門極關(guān)斷。半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷。一般在晶閘管電流過零后施加一定時間反壓，才能關(guān)斷。研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。在逆變電路中，換流及換流方式問題最為全面和集中,因此安排在本章集中講述。5.2 電壓型逆變電路1）逆變電路的分類 根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同的不同電壓型逆變電路又稱為電壓源型逆變電路Voltage Source Type Inverter-VSTI直流側(cè)是電壓源電壓源電流型逆變電路又稱

27、為電流源型逆變電路Current Source Type Inverter-CSTI直流側(cè)是電流源電流源5.2 電壓型逆變電路2）電壓型逆變電路的特點圖5-5電壓型全橋逆變電路 (1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動無脈動。 (2)交流側(cè)輸出電壓為矩形波，輸出電流和相位因負載阻抗不同而不同。 (3)阻感負載時需提供無功功率。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。5.3.1 單相電流型逆變電路1) 電路原理圖512 單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路由四個橋臂構(gòu)成，每個橋臂的晶閘管各串聯(lián)一個電抗器，用來限制晶閘管開通時的di/dt。工作方式為負載

28、換相負載換相。電容C和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠小于基波。負載電路對基波呈現(xiàn)高阻抗而對諧波呈現(xiàn)低阻抗，故負載電壓波形接近正弦波。第6章 PWM控制技術(shù) 引言 PWM (Pulse Width Modulation)控制就是 脈寬調(diào)制技術(shù)脈寬調(diào)制技術(shù)：即通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值)。 第3、4章已涉及到PWM控制，第3章直流斬直流斬波電路波電路采用的就PWM技術(shù)；第4章的4.1斬控斬控式調(diào)壓電路式調(diào)壓電路和4.4矩陣式變頻電路矩陣式變頻電路都涉及到了。6.1 PWM控制的基本思想1）重要理論基礎(chǔ)面積

29、等效原面積等效原理理沖量沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同效果基本相同。沖量沖量窄脈沖的面積效果基本相同效果基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同圖6-1 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖d)單位脈沖函數(shù)f (t)d (t)tOa)矩形脈沖b)三角形脈沖c)正弦半波脈沖tOtOtOf (t)f (t)f (t)6.1 PWM控制的基本思想Ou t若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。OutSPWM波Out如何用一系列等幅不等寬的脈沖等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波Out6.1 PWM控制的基本思想OwtUd-Ud對于正弦波的負半周，采取同樣的方法，

30、得到PWM波形，因此正弦波一個完整周期的等效PWM波為：OwtUd-Ud根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，而且這種方式在實際應(yīng)用中更為廣泛。6.2.1 計算法和調(diào)制法工作時V1和V2通斷互補，V3和V4通斷也互補。以uo正半周為例，V1通，V2斷，V3和V4交替通斷。負載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負。負載電流為正的區(qū)間，V1和V4導(dǎo)通時，uo等于Ud 。2）調(diào)制法圖64 單相橋式PWM逆變電路結(jié)合IGBT單相橋式電壓型逆變電路對調(diào)制法進行說明(1)電路工作原理1單相PWM整流電路圖6-28單相PWM整流電路6.4.1 PWM整流電路的工作原理PWM整流電