脈寬調(diào)PWM技術ppt課件

1、PWM (Pulse Width Modulation)PWM (Pulse Width Modulation)控制就是脈寬調(diào)制技術：即通過對一控制就是脈寬調(diào)制技術：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) )如直流斬波電路、斬控式調(diào)壓電路和矩陣式變頻電路已涉及到如直流斬波電路、斬控式調(diào)壓電路和矩陣式變頻電路已涉及到PWMPWM控制?？刂啤Ｈ匦推骷陌l(fā)展使得實現(xiàn)全控型器件的發(fā)展使得實現(xiàn)PWMPWM控制變得十分容易?？刂谱兊檬秩菀住檬謴V泛，在電力電子技術的發(fā)展史上占有十分重要的地位。應用十分廣泛

2、，在電力電子技術的發(fā)展史上占有十分重要的地位。PWMPWM控制技術在逆變電路中得到成功應用，現(xiàn)在使用的各種逆變電路都控制技術在逆變電路中得到成功應用，現(xiàn)在使用的各種逆變電路都采用了采用了PWMPWM技術，本章和第技術，本章和第5 5章逆變電路相結合，才能使我們對逆變章逆變電路相結合，才能使我們對逆變電路有完整地認識。電路有完整地認識。1 1重要理論基礎重要理論基礎面積等效原理面積等效原理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，其效果基本相同窄脈沖窄脈沖的面積的面積環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同形狀不

3、同而沖量相同的各種窄脈沖形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖單位脈沖函數(shù)單位脈沖函數(shù)f (t)d (t)tO矩形脈沖矩形脈沖三角形脈沖三角形脈沖正弦半波脈沖正弦半波脈沖tOf (t)tOf (t)tOf (t)實例說明實例說明響應波形響應波形如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波 OutOu t面積等效原理面積等效原理OuttSPWM波Out若要改變正弦波幅值若要改變正弦波幅值按同一比例改變各脈沖寬度即可按同一比例改變各脈沖寬度即可寬度按正弦規(guī)律變化寬度按正弦規(guī)律變化沖量相等，中點重合沖量相等，中點重合OwtUd-Ud 對于正弦波的負半周，采取同

4、樣的方法，得到對于正弦波的負半周，采取同樣的方法，得到PWMPWM波形波形OwtUd-Ud 正弦波還可等效為下圖中的正弦波還可等效為下圖中的PWMPWM波，在實際應用中更為廣泛。波，在實際應用中更為廣泛。Uot等幅等幅PWMPWM波波不等幅不等幅PWMPWM波波目前中小功率的逆變電路幾乎都采用目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWMPWM技術。技術。逆變電路是逆變電路是PWMPWM控制技術最為重要的應用場合。控制技術最為重要的應用場合。本節(jié)內(nèi)容構成了本章的主體。本節(jié)內(nèi)容構成了本章的主體。PWMPWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實用的逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實用的PWM

5、PWM逆變電路逆變電路幾乎都是電壓型電路。幾乎都是電壓型電路。1 1計算法計算法據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算PWMPWM波各脈沖寬度波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到PWMPWM波形波形較繁瑣，當正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化較繁瑣，當正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化V4V4關時關時,V1,VD3 ,V1,VD3 或或V3 VD1V3 VD1續(xù)流，續(xù)流，uo=0uo=0V1V1通，通，V2V2斷，斷， V3,4V3,4交替通交替通斷斷UoU

6、o正正周周半半v V1,4V1,4導通時，導通時，uo=Ud uo=Ud V2V2通，通，V1V1斷。斷。 V3,4V3,4交替通交替通斷斷V3V3關時關時,V2 VD4 ,V2 VD4 或或V4 VD2V4 VD2續(xù)續(xù)流流,uo=0,uo=0v V2,3V2,3導通時，導通時，uo=-Ud uo=-Ud 2單極型調(diào)制法單極型調(diào)制法以單相橋式電壓型逆變電路為例以單相橋式電壓型逆變電路為例單相橋式單相橋式PWMPWM逆變電路逆變電路 V1,2 V1,2通斷互補，通斷互補，V3,4V3,4通斷也互通斷也互補補單極性單極性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouoUd-Ud在

7、在urur和和ucuc的交點時刻控制的交點時刻控制IGBTIGBT的通斷的通斷UoUo負負周周半半uurur正半周，正半周，V1V1保持通，保持通，V2V2保持斷。保持斷。u當當urucuruc時使時使V4V4通，通，V3V3斷，斷，uo=Ud uo=Ud 。u當當urucurucur uc時，令時，令V1,4V1,4導通，令導通，令V23V23關斷關斷如如io0io0，V1,4V1,4通；如通；如io0io0，VD14VD14通通,uo=Ud ,uo=Ud urucuruc時，令時，令V2,3V2,3通，令通，令V1,4V1,4關斷。關斷。如如io0io0io0，VD2,3VD2,3通，通，

8、uo=-Ud uo=-Ud 。雙極性雙極性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在在urur和和ucuc的交點時刻控制的交點時刻控制IGBTIGBT的通斷。的通斷。ucurUuuUNuVNuWNttttuUVUd- Udt三相橋式三相橋式PWMPWM型逆變電路型逆變電路 以以U U相為例分析控制規(guī)律：相為例分析控制規(guī)律：urUucurUuc時時, ,通通V1,V1,關關V4,uUN=Ud/2V4,uUN=Ud/2urUucurUuc時時, ,通通V4,V4,關關V1,uUN=-V1,uUN=-Ud/2Ud/2當當V14V14加通信號時加通信號時, ,

9、可能可能V14V14通，通，也可能也可能VD14VD14通通Uc-Uc-三相的三相的PWMPWM控制公用三角波載波控制公用三角波載波urUurU、urVurV、urW-urW-三相的調(diào)制信號三相的調(diào)制信號4 4雙極性雙極性PWMPWM控制方式三相橋逆變）控制方式三相橋逆變） 負載相電壓有負載相電壓有( (2/3)Ud2/3)Ud、 ( (1/3)Ud1/3)Ud和和0 0共共5 5種電平種電平2UdurVurWuUNt32Ud3UduUNuUN、uVNuVN和和uWN uWN 僅僅Ud/2Ud/2兩種電平兩種電平uUVuUV波形可由波形可由uUN-uVNuUN-uVN得出，得出，有有UdUd和

10、和0 0三種電平。三種電平。在輸出電壓半周期內(nèi)，器件通、斷各在輸出電壓半周期內(nèi)，器件通、斷各k k次，有次，有k k個個開關時刻可控，可消去開關時刻可控，可消去k k1 1個頻率的特定諧波。個頻率的特定諧波。k k的取值越大，開關時刻的計算越復雜。的取值越大，開關時刻的計算越復雜。雙極性雙極性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud單極性單極性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud雙極性雙極性PWMPWM控制方式波形控制方式波形單極性單極性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouofu

11、oUd-Uduwtwtu000PWMPWM調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制 通常保持通常保持fcfc固定不變，當固定不變，當frfr變化時，載波比變化時，載波比N N是變化的是變化的 在信號波的半周期內(nèi)，在信號波的半周期內(nèi)，PWMPWM波的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，波的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后正負半周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后1/41/4周期的脈沖也不對稱周期的脈沖也不對稱 frfr較低時較低時,N,N較大，一較大，一T T內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生影響較小內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生影響較小 frfr增高時增高時,

12、N,N減小減小, ,一一T T內(nèi)的脈沖數(shù)減少，內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWMPWM脈沖不對稱的影響變大脈沖不對稱的影響變大載波比載波比N= fc / frN= fc / fr1 1異步調(diào)制異步調(diào)制載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式urucuOwtuOwt頻率增加頻率增加uOwt頻率減小頻率減小低頻性能好低頻性能好2 2同步調(diào)制同步調(diào)制uc uc 與與urur保持同步的調(diào)制方式，變頻時保持同步的調(diào)制方式，變頻時N= fc / frN= fc / fr等于常數(shù)等于常數(shù)ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2Ud-2Ud同步調(diào)制三相同步調(diào)制三相PWMPW

13、M波形波形frfr變化時變化時N N不變，信號波一周期內(nèi)輸不變，信號波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定。出脈沖數(shù)固定。三相電路中公用一個三角載波，取三相電路中公用一個三角載波，取N N為為3 3的整數(shù)倍，使三相輸出對稱的整數(shù)倍，使三相輸出對稱為使為使PWMPWM波正負半周鏡對稱波正負半周鏡對稱,N,N取奇數(shù)取奇數(shù)frfr很低時，很低時，fcfc也很低，由調(diào)制帶來的也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除。諧波不易濾除。frfr很高時，很高時，fcfc會過高，使開關器件難會過高，使開關器件難以承受。以承受。uOwt3 3分段同步調(diào)制分段同步調(diào)制異步調(diào)制和同步調(diào)制的綜合應用異步調(diào)制和同步調(diào)制的綜合應用把整個把整個f

14、rfr范圍劃分成若干個頻段，每個頻段內(nèi)保持范圍劃分成若干個頻段，每個頻段內(nèi)保持N N恒定，恒定，不同頻段的不同頻段的N N不同。不同。在在frfr高的頻段采用較低的高的頻段采用較低的N N，使載波頻率不致過高；在，使載波頻率不致過高；在frfr低低的頻段采用較高的的頻段采用較高的N N，使載波頻率不致過低。，使載波頻率不致過低。為防止為防止fcfc在切換點附近來回跳動，采用滯后切換的方法。在切換點附近來回跳動，采用滯后切換的方法。同步調(diào)制比異步調(diào)制復雜，但用微機控制時容易實現(xiàn)。同步調(diào)制比異步調(diào)制復雜，但用微機控制時容易實現(xiàn)?？稍诘皖l輸出時采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時切換到同步可在低頻輸出時采用

15、異步調(diào)制方式，高頻輸出時切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點結合起來，和分段同步方式效調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點結合起來，和分段同步方式效果接近。果接近。1 1自然采樣法：自然采樣法：按照按照SPWMSPWM控制的基本原理產(chǎn)生的控制的基本原理產(chǎn)生的PWMPWM波的方法，其求解復雜，難以在實波的方法，其求解復雜，難以在實時控制中在線計算，工程應用不多時控制中在線計算，工程應用不多ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法 2 2規(guī)則采樣法工程實用方法，效果接規(guī)則采樣法工程實用方法，效果接近自然采樣法，計算量小得多近自然采樣法，計算量小得多三角波兩個正峰值

16、間為一個采樣周期三角波兩個正峰值間為一個采樣周期Tc Tc 脈沖中點和三角波脈沖中點和三角波( (負峰點負峰點) )重合重合, ,使計算大為使計算大為減化減化確定確定A A、B B點，在點，在tA tBtA tB時刻控制器件的通斷。時刻控制器件的通斷。脈沖寬度脈沖寬度d d和用自然采樣法得到的非常接近。和用自然采樣法得到的非常接近。l規(guī)則采樣法計算公式推導規(guī)則采樣法計算公式推導正弦調(diào)制信號波正弦調(diào)制信號波taursinrw脈沖兩邊間隙寬度脈沖兩邊間隙寬度)sin1 (421DrcctaTTwdd-由圖得由圖得2/22/sin1cDrTtadw)sin1 (2DrctaTwd調(diào)制度調(diào)制度,0a1

17、信號波角頻率信號波角頻率3三相橋逆變電路的情況三角波載波公用，三相正弦調(diào)制波相位依次差三角波載波公用，三相正弦調(diào)制波相位依次差120120同一三角波周期內(nèi)三相的脈寬分別為同一三角波周期內(nèi)三相的脈寬分別為dUdU、dVdV和和dWdW，脈沖，脈沖兩邊的間隙寬度分別為兩邊的間隙寬度分別為d d U U、d d V V和和d d W W，同一時刻三相，同一時刻三相調(diào)制波電壓之和為零，由式調(diào)制波電壓之和為零，由式(6-6)(6-6)得得 由式由式(6-7)(6-7)得得23cWVUTddd43c W V UTddd利用以上兩式可簡化三相利用以上兩式可簡化三相SPWMSPWM波的計算波的計算(6-8)(

18、6-9)使用載波對正弦信號波調(diào)制，會產(chǎn)生和載波有關的諧波分使用載波對正弦信號波調(diào)制，會產(chǎn)生和載波有關的諧波分量。量。諧波頻率和幅值是衡量諧波頻率和幅值是衡量PWMPWM逆變電路性能的重要指標之一。逆變電路性能的重要指標之一。分析以雙極性分析以雙極性SPWMSPWM波形為準。波形為準。同步調(diào)制可看成異步調(diào)制的特殊情況，只分析異步調(diào)制方同步調(diào)制可看成異步調(diào)制的特殊情況，只分析異步調(diào)制方式。式。分析方法分析方法以載波周期為基礎，再利用貝塞爾函數(shù)推導出以載波周期為基礎，再利用貝塞爾函數(shù)推導出PWMPWM波的傅波的傅里葉級數(shù)表達式。里葉級數(shù)表達式。盡管分析過程復雜，但結論簡單而直觀。盡管分析過程復雜，但

19、結論簡單而直觀。諧波分析小結諧波分析小結三相和單相比較，共同點是都不含低次諧波，一個較顯著三相和單相比較，共同點是都不含低次諧波，一個較顯著的區(qū)別是載波角頻率的區(qū)別是載波角頻率wcwc整數(shù)倍的諧波沒有了，諧波中幅值較整數(shù)倍的諧波沒有了，諧波中幅值較高的是高的是wcwc2wr2wr和和2wc2wcwrwr。SPWMSPWM波中諧波主要是角頻率為波中諧波主要是角頻率為wcwc、2wc2wc及其附近的諧波，及其附近的諧波，很容易濾除。很容易濾除。當調(diào)制信號波不是正弦波時，諧波由兩部分組成：一部分當調(diào)制信號波不是正弦波時，諧波由兩部分組成：一部分是對信號波本身進行諧波分析所得的結果，另一部分是由于是對

20、信號波本身進行諧波分析所得的結果，另一部分是由于信號波對載波的調(diào)制而產(chǎn)生的諧波。后者的諧波分布情況和信號波對載波的調(diào)制而產(chǎn)生的諧波。后者的諧波分布情況和SPWMSPWM波的諧波分析一致。波的諧波分析一致。dU) 2/ 3(直流電壓利用率直流電壓利用率逆變電路輸出交流電壓基波最大幅值逆變電路輸出交流電壓基波最大幅值U1mU1m和直流電壓和直流電壓UdUd之比。之比。提高直流電壓利用率可提高逆變器的輸出能力。提高直流電壓利用率可提高逆變器的輸出能力。減少器件的開關次數(shù)可以降低開關損耗。減少器件的開關次數(shù)可以降低開關損耗。正弦波調(diào)制的三相正弦波調(diào)制的三相PWMPWM逆變電路，調(diào)制度逆變電路，調(diào)制度a

21、 a為為1 1時，輸出線電壓時，輸出線電壓的基波幅值為的基波幅值為 ，直流電壓利用率為，直流電壓利用率為0.8660.866，實際還更低。，實際還更低。梯形波調(diào)制方法的思路梯形波調(diào)制方法的思路采用梯形波作為調(diào)制信號，可有效提高直流電壓利用率。采用梯形波作為調(diào)制信號，可有效提高直流電壓利用率。當梯形波幅值和三角波幅值相等時，梯形波所含的基波分量幅當梯形波幅值和三角波幅值相等時，梯形波所含的基波分量幅值更大。值更大。ucurUurVurWuuUNOwtOwtOwtOwtuVNuUV圖6-15 梯形波為調(diào)制信號的PWM控制 1 1梯形波調(diào)制方法的原理及波形梯形波調(diào)制方法的原理及波形梯形波的形狀用三角

22、化率 s =Ut/Uto描述，Ut為以橫軸為底時梯形波的高，Uto為以橫軸為底邊把梯形兩腰延長后相交所形成的三角形的高。s =0時梯形波變?yōu)榫匦尾?，s =1時梯形波變?yōu)槿遣āＬ菪尾ê痛沃C波，PWM波含同樣的低次諧波。低次諧波不包括由載波引起的諧波產(chǎn)生的波形畸變率為d 。不論不論urU1urU1、urV1urV1和和urW1urW1幅值的大小，幅值的大小，urUurU、urVurV、urWurW總有總有1/31/3周期的值和三角波負峰值相等。在這周期的值和三角波負峰值相等。在這1/31/3周期中，不對周期中，不對調(diào)制信號值為調(diào)制信號值為-1-1的相進行控制，只對其他兩相進行控制，的相進行控制

23、，只對其他兩相進行控制，這種控制方式稱為兩相控制方式這種控制方式稱為兩相控制方式 。 優(yōu)點優(yōu)點 （1 1在在1/31/3周期內(nèi)器件不動作，開關損耗減少周期內(nèi)器件不動作，開關損耗減少1/31/3。 （2 2最大輸出線電壓基波幅值為最大輸出線電壓基波幅值為UdUd，直流電壓利用，直流電壓利用率率 提高。提高。 （3 3輸出線電壓不含低次諧波，優(yōu)于梯形波調(diào)制方輸出線電壓不含低次諧波，優(yōu)于梯形波調(diào)制方式。式。l PWMPWM多重化逆變電路，一般目的：提高等效開關頻率、減少開關損耗、多重化逆變電路，一般目的：提高等效開關頻率、減少開關損耗、減少和載波有關的諧波分量減少和載波有關的諧波分量l PWMPWM

24、逆變電路多重化聯(lián)結方式有變壓器方式和電抗器方式逆變電路多重化聯(lián)結方式有變壓器方式和電抗器方式利用電抗器聯(lián)接的二重利用電抗器聯(lián)接的二重PWMPWM逆變電路圖逆變電路圖6-206-20，圖，圖 6-21)6-21)圖圖6-20 6-20 二重二重PWMPWM型逆變電路型逆變電路 兩個單元逆變電路的載波信號兩個單元逆變電路的載波信號相互錯開相互錯開180180輸出端相對于直流電源中點N的電壓uUN=(uU1N+uU2N)/2,已變?yōu)閱螛O性PWM波圖6-21Ud-UdOurUurVuc2uc1wtuUVuOwtOwtOwtOwtOwtuU1NuU2NuUNuVN2Ud-2Ud圖6-21 二重PWM型逆

25、變電路輸出波形 輸出線電壓共有輸出線電壓共有0 0、( (1/2)Ud1/2)Ud、UdUd五個電平，比非多重化時諧波五個電平，比非多重化時諧波有所減少。有所減少。電抗器上所加電壓頻率為載波頻電抗器上所加電壓頻率為載波頻率，比輸出頻率高得多，只要很小率，比輸出頻率高得多，只要很小的電抗器就可以了。的電抗器就可以了。輸出電壓所含諧波角頻率仍可表輸出電壓所含諧波角頻率仍可表示為示為nwc+kwrnwc+kwr，但其中，但其中n n為奇數(shù)時的為奇數(shù)時的諧波已全被除去，諧波最低頻率在諧波已全被除去，諧波最低頻率在2wc2wc附近，相當于電路的等效載波頻附近，相當于電路的等效載波頻率提高一倍。率提高一倍

26、。 PWMPWM波形生成的第三種方法波形生成的第三種方法跟蹤控制方法。跟蹤控制方法。 把希望輸出的波形作為指令信號，把實際波形作為把希望輸出的波形作為指令信號，把實際波形作為 反饋信號，通過兩者的瞬時值比較來決定逆變電路反饋信號，通過兩者的瞬時值比較來決定逆變電路 各開關器件的通斷，使實際的輸出跟蹤指令信號變化。各開關器件的通斷，使實際的輸出跟蹤指令信號變化。 常用的有滯環(huán)比較方式和三角波比較方式。常用的有滯環(huán)比較方式和三角波比較方式。 1) 1) 跟蹤型跟蹤型PWMPWM變流電路中，電流跟蹤控制應用最多。變流電路中，電流跟蹤控制應用最多。tOiii*+D Ii*-D Ii*圖圖6-23 6-

27、23 滯環(huán)比較方式的指滯環(huán)比較方式的指令電流和輸出電流令電流和輸出電流圖圖6-22 6-22 滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉例例基本原理基本原理把指令電流把指令電流i i* *和實際輸出電流和實際輸出電流i i的偏的偏差差i i* *-i-i作為滯環(huán)比較器的輸入。作為滯環(huán)比較器的輸入。V1V1或或VD1VD1通時，通時，i i增大增大V2V2或或VD2VD2通時，通時，i i減小減小通過環(huán)寬為通過環(huán)寬為2DI2DI的滯環(huán)比較器的控制，的滯環(huán)比較器的控制，i i就在就在i i* *+DI+DI和和i i* *-DI-DI的范圍內(nèi)，呈的范圍內(nèi)，呈鋸齒狀地跟蹤指令電流鋸齒狀地跟

28、蹤指令電流i i* *。參數(shù)的影響參數(shù)的影響環(huán)寬過寬時，開關頻率低，跟蹤誤環(huán)寬過寬時，開關頻率低，跟蹤誤差大；環(huán)寬過窄時，跟蹤誤差小，差大；環(huán)寬過窄時，跟蹤誤差小，但開關頻率過高，開關損耗增大。但開關頻率過高，開關損耗增大。L L大時，大時，i i的變化率小，跟蹤慢；的變化率小，跟蹤慢；L L小時，小時，i i的變化率大，開關頻率過的變化率大，開關頻率過高。高。滯環(huán)滯環(huán)環(huán)寬環(huán)寬電抗器L的作用2) 2) 三相的情況三相的情況圖圖6-25 6-25 三相電流跟蹤型三相電流跟蹤型PWMPWM逆變電路輸出波形逆變電路輸出波形圖圖6-24 6-24 三相電流跟蹤三相電流跟蹤型型PWMPWM逆變電路逆變電

29、路3)3)采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型PWMPWM變流電路有如下特點。變流電路有如下特點。 （1 1硬件電路簡單。硬件電路簡單。 （2 2實時控制，電流響應快。實時控制，電流響應快。 （3 3不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波。不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波。 （4 4和計算法及調(diào)制法相比，相同開關頻率時輸出電流中高次諧波含量多和計算法及調(diào)制法相比，相同開關頻率時輸出電流中高次諧波含量多 （5 5閉環(huán)控制，是各種跟蹤型閉環(huán)控制，是各種跟蹤型PWMPWM變流電路的共同特點。變流電路的共同特點。圖圖6-26 6-26 電壓跟蹤控制電路舉例電壓跟蹤控制

30、電路舉例4) 采用滯環(huán)比較方式實現(xiàn)電壓跟蹤控制把指令電壓u*和輸出電壓u進行比較，濾除偏差信號中的諧波，濾波器的輸出送入滯環(huán)比較器，由比較器輸出控制開關器件的通斷，從而實現(xiàn)電壓跟蹤控制。 和電流跟蹤控制電路相比，只是把指令和反饋信號從和電流跟蹤控制電路相比，只是把指令和反饋信號從電流變?yōu)殡妷?。電流變?yōu)殡妷骸?輸出電壓輸出電壓PWMPWM波形中含大量高次諧波，必須用適當?shù)臑V波形中含大量高次諧波，必須用適當?shù)臑V波器濾除。波器濾除。 u u* *=0=0時，輸出電壓時，輸出電壓u u為頻率較高的矩形波，相當于一個為頻率較高的矩形波，相當于一個自勵振蕩電路。自勵振蕩電路。 u u* *為直流信號時，為

31、直流信號時，u u產(chǎn)生直流偏移，變?yōu)檎撁}沖寬度產(chǎn)生直流偏移，變?yōu)檎撁}沖寬度不等，正寬負窄或正窄負寬的矩形波。不等，正寬負窄或正窄負寬的矩形波。 u u* *為交流信號時，只要其頻率遠低于上述自勵振蕩頻為交流信號時，只要其頻率遠低于上述自勵振蕩頻率，從率，從u u中濾除由器件通斷產(chǎn)生的高次諧波后，所得的中濾除由器件通斷產(chǎn)生的高次諧波后，所得的波形就幾乎和波形就幾乎和u u* * 一樣，從而實現(xiàn)電壓跟蹤控制。一樣，從而實現(xiàn)電壓跟蹤控制。負載+-iUi*U+-iVi*V+-iWi*WUdC+-C+-C+-三相三角波三相三角波發(fā)生電路發(fā)生電路AAA(1)(1)基本原理基本原理不是把指令信號和三角波

32、直接進不是把指令信號和三角波直接進行比較，而是通過閉環(huán)來進行控行比較，而是通過閉環(huán)來進行控制。制。把指令電流把指令電流i i* *U U、i i* *V V和和i i* *W W和實際和實際輸出電流輸出電流iUiU、iViV、iWiW進行比較，進行比較，求出偏差，通過放大器求出偏差，通過放大器A A放大后，放大后，再去和三角波進行比較，產(chǎn)生再去和三角波進行比較，產(chǎn)生PWMPWM波形。波形。放大器放大器A A通常具有通常具有PIPI特性或特性或P P特性，特性，其系數(shù)直接影響電流跟蹤特性。其系數(shù)直接影響電流跟蹤特性。(2)(2)特點特點開關頻率固定，等于載波頻率，高頻濾波器設計方便。開關頻率固定

33、，等于載波頻率，高頻濾波器設計方便。為改善輸出電壓波形，三角波載波常用三相三角波載波。為改善輸出電壓波形，三角波載波常用三相三角波載波。和滯環(huán)比較控制方式相比，這種控制方式輸出電流所含的諧和滯環(huán)比較控制方式相比，這種控制方式輸出電流所含的諧波少。波少。三角波比較方式電流跟蹤型逆變電路三角波比較方式電流跟蹤型逆變電路(3)(3)除上述兩種比較方式外，還有定時比較方式。除上述兩種比較方式外，還有定時比較方式。不用滯環(huán)比較器，而是設置一個固定的時鐘。不用滯環(huán)比較器，而是設置一個固定的時鐘。以固定采樣周期對指令信號和被控制變量進行采樣，根據(jù)偏差的以固定采樣周期對指令信號和被控制變量進行采樣，根據(jù)偏差的

34、極性來控制開關器件通斷。極性來控制開關器件通斷。在時鐘信號到來的時刻，在時鐘信號到來的時刻，如如i ii ii i* *，V1V1斷，斷，V2V2通，使通，使I I 減小。減小。每個采樣時刻的控制作用都使實際電流與指令電流的誤差減小。每個采樣時刻的控制作用都使實際電流與指令電流的誤差減小。采用定時比較方式時，器件的最高開關頻率為時鐘頻率的采用定時比較方式時，器件的最高開關頻率為時鐘頻率的1/21/2。和滯環(huán)比較方式相比，電流控制誤差沒有一定的環(huán)寬，控制的精和滯環(huán)比較方式相比，電流控制誤差沒有一定的環(huán)寬，控制的精度低一些。度低一些。 實用的整流電路幾乎都是晶閘管整流或二極管整流。實用的整流電路幾

35、乎都是晶閘管整流或二極管整流。 晶閘管相控整流電路：輸入電流滯后于電壓，且其中諧波分量大，晶閘管相控整流電路：輸入電流滯后于電壓，且其中諧波分量大，因此功率因數(shù)很低。因此功率因數(shù)很低。 二極管整流電路：雖位移因數(shù)接近二極管整流電路：雖位移因數(shù)接近1 1，但輸入電流中諧波分量很大，但輸入電流中諧波分量很大，所以功率因數(shù)也很低。所以功率因數(shù)也很低。 把逆變電路中把逆變電路中SPWMSPWM控制技術用于整流電路，就形成了控制技術用于整流電路，就形成了PWMPWM整流電路。整流電路。 控制控制PWMPWM整流電路，使其輸入電流非常接近正弦波，且和輸入電壓同整流電路，使其輸入電流非常接近正弦波，且和輸入

36、電壓同相位，功率因數(shù)近似為相位，功率因數(shù)近似為1 1，也稱單位功率因數(shù)變流器，或高功率因數(shù)，也稱單位功率因數(shù)變流器，或高功率因數(shù)整流器。整流器。vPWMPWM控制技術的地位控制技術的地位v在本領域有著廣泛的應用，并對電力電子技術產(chǎn)生了十分深遠的影響在本領域有著廣泛的應用，并對電力電子技術產(chǎn)生了十分深遠的影響v器件與器件與PWMPWM技術的關系技術的關系vIGBTIGBT、電力、電力MOSFETMOSFET等器件的不斷完善為其提供了強大的物質(zhì)基礎。等器件的不斷完善為其提供了強大的物質(zhì)基礎。vPWMPWM控制技術用于直流斬波電路控制技術用于直流斬波電路v直流斬波實際上就是直流直流斬波實際上就是直流PWMPWM電路，是電路，是PWMPWM應用較早也成熟較早的一類電應用較早也成熟較早的一類電路，應用于直流電動機調(diào)速系統(tǒng)