交流調(diào)速PWM課件

第六章

PWM控制技術(shù)交流調(diào)速系統(tǒng)PWM簡(jiǎn)介利用半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，把直流電壓變成一定形狀的電壓脈沖列，以實(shí)現(xiàn)變頻、變壓及控制和消除諧波為目的的一門技術(shù)。降低高次諧波成分、減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、拓寬調(diào)速范圍用脈沖寬度不等的一系列矩形脈沖去逼近一個(gè)所需要的電壓或電流信號(hào)。6.1脈沖寬度調(diào)制（PWM）方波逆變器可以方便地調(diào)整輸出電壓的頻率，但輸出電壓的幅度在逆變環(huán)節(jié)中無法調(diào)節(jié)，通常需要增加調(diào)壓環(huán)節(jié)完成調(diào)壓功能，但這種方法使系統(tǒng)復(fù)雜，且輸出電壓諧波大。從傅立葉分析可知，如果把方波逆變器輸出的方波用個(gè)小方波取代（如圖6-1所示），就可以通過控制小方波的寬度控制逆變器輸出基波的幅度。由于小方波的頻率是逆變器輸出基波頻率的N倍，因此逆變器輸出的最低次諧波頻率升高，即可以通過增加N的辦法減小最低次諧波幅度。同時(shí)由于LC低通濾波器的截止頻率升高，因此體積也減小。1964年，德國(guó)學(xué)者A.Schonung和H.Stemmler率先提出了脈寬調(diào)制（PWM:PulseWidthModulation）的思想，把通訊技術(shù)中的調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于交流傳動(dòng)中，開創(chuàng)了DC-AC技術(shù)研究的新領(lǐng)域。一般說來，PWM信號(hào)輸出端加適當(dāng)?shù)臑V波器可以恢復(fù)出原調(diào)制波信號(hào)。

把一個(gè)正弦半波分作N等分，然后把每一等分的正弦曲線和橫軸所包圍的面積都用一個(gè)與此面積相等的等高矩形脈沖來代替，矩形脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等分的中點(diǎn)重合。圖6-1方波逆變器輸出的方波用N個(gè)小方波取代，改變小方波脈沖寬度調(diào)節(jié)輸出基波幅度PWM逆變器從根本上解決了方波逆變器存在的問題。近幾十年來，該技術(shù)一直是電力電子的研究熱點(diǎn)，并在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，從模擬電路發(fā)展到全數(shù)字化方案；在調(diào)制原理上提出了自然采樣法、規(guī)則采樣法、等面積算法、消除有限次諧波的優(yōu)化調(diào)制方法等等。為了適應(yīng)交流異步電機(jī)變頻調(diào)速的應(yīng)用，提出了電壓正弦波調(diào)制、磁通正弦波調(diào)制和電流正弦波調(diào)制算法。為了獲得優(yōu)良的輸出波形，提出了消除有限次諧波的算法、效率最優(yōu)的和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小的PWM算法。為了消除音頻噪聲、消除低次諧波以及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，又提出了各種隨機(jī)PWM技術(shù)。到目前為止，對(duì)這一技術(shù)仍不斷有新方案提出，充分體現(xiàn)出其強(qiáng)大的生命力。1、PWM波形生成原理

在采樣控制理論中，有一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的脈沖，加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。沖量，即是指窄脈沖的面積。這里所說的效果相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如果將其輸出波形用傅氏變換分析，其中低頻特性基本相同，僅在高頻段略有差異。例如，圖6-2中所示的三個(gè)面積相等但形狀不同的窄脈沖，當(dāng)他們分別加在慣性上環(huán)節(jié)上時(shí)，輸出基本相同，并且，脈沖寬度越窄，其輸出的差異越小。當(dāng)脈沖變?yōu)閳D6-2(d)中的單位脈沖函數(shù)時(shí)，環(huán)節(jié)的響應(yīng)即為該環(huán)節(jié)脈沖過度函數(shù)。

圖6-2形狀不同而沖量相同的各種脈沖b)沖量相等的各種窄脈沖的響應(yīng)波形具體的實(shí)例說明“面積等效原理”a）u(t)－電壓窄脈沖，是電路的輸入。

i(t)－輸出電流，是電路的響應(yīng)。

基于上述理論，下面再來分析一下如何用一系列幅度相等、寬度不等的脈沖序列代替一個(gè)正弦波。將圖6-3(a)中所示的正弦波（半個(gè)周期）分成N等份，可以把正弦波（半個(gè)周期）看成由N個(gè)脈沖組成。這些脈沖寬度相等，幅值不等，脈沖頂部不是水平直線，而是按正弦規(guī)律變化的曲線。我們將這些脈沖以一組幅度相等、寬度不等的脈沖代替，使脈沖的中點(diǎn)和相對(duì)應(yīng)的正弦等分的中點(diǎn)重合,且使脈沖面積和相應(yīng)的正弦部份面積（沖量）相等，我們就得到如圖6-3(b)所示的一組脈沖,把它們重畫在一起，如圖6-4所示，這就是SPWM波形。

6-3幅度相等、寬度不等的脈沖序列代替一個(gè)正弦波示意圖把所希望的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過對(duì)載波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。圖6-4為所希望的波形和所期望的SPWM波的關(guān)系。圖6-4所希望的波形和所期望的SPWM波的關(guān)系PWM基本原理由N個(gè)等幅而不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦的半周等效上頁(yè)圖中一系列脈沖波形就是所期望的逆變器輸出PWM波形。由于各脈沖的幅值相等，所以逆變器可由恒定的直流電源供電，符合逆變器的電能直交變換模式。因此，只需要一個(gè)可控功率環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)SPWM原理實(shí)際上，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等腰三角波作為載波（Carrierwave），并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波（Modulationwave），當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，由它們的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波。理論上，脈沖寬度是可以嚴(yán)格計(jì)算的D=面積/幅值為何采用等腰三角波作為載波？因?yàn)榈妊遣ㄉ舷聦挾扰c高度呈線性關(guān)系且左右對(duì)稱，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，在交點(diǎn)時(shí)刻就可以得到寬度正比于調(diào)制信號(hào)波幅度的脈沖。圖6-5為調(diào)制波、載波和SPWM波的關(guān)系圖形。采用SPWM技術(shù)時(shí)可以對(duì)DC-AC逆變器的輸出幅度和頻率進(jìn)行獨(dú)立控制。需要說明的是，PWM和SPWM這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)，實(shí)質(zhì)上是沒有區(qū)別的，有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)正弦波調(diào)制，用SPWM表示，經(jīng)?；煊眠@兩個(gè)術(shù)語(yǔ)。SVPWM是從電機(jī)控制角度出發(fā)，指電機(jī)磁通正弦脈沖寬度調(diào)制。6-5調(diào)制波、載波和SPWM波的關(guān)系6-6SPWM技術(shù)對(duì)DC-AC逆變器輸出幅度和頻率獨(dú)立控制示意圖SPWM原理SPWM的原理為在控制電路中調(diào)制，在主電路中輸出。在控制電路中，一個(gè)頻率為fr幅值為Ur的參考正弦波Wsin（調(diào)制信號(hào)）加載于頻率為fc幅值為Uc的三角波WΔ（載波）后，得到一個(gè)脈沖寬度變化的SPWM波Wspwm（已調(diào)制波），用已調(diào)制波的高低邏輯電平經(jīng)分配與放大后去驅(qū)動(dòng)逆變器的主開關(guān)元件，即可使逆變器輸出與已調(diào)制波Wspwm相似的SPWM電壓波形，SPWM輸入輸出原理框圖如圖6-7所示：在控制電路中，一個(gè)頻率為fr幅值為Ur的參考正弦波Wsin（調(diào)制信號(hào)）加載于頻率為ft幅值為Ut的三角波WΔ（載波）后，得到一個(gè)脈沖寬度變化的SPWM波Wspwm（已調(diào)制波），用已調(diào)制波的高低邏輯電平經(jīng)分配與放大后去驅(qū)動(dòng)逆變器的主開關(guān)元件，即可使逆變器輸出與已調(diào)制波Wspwm相似的SPWM電壓波形；圖6-72PWM的調(diào)制方式與相關(guān)術(shù)語(yǔ)

單極性（Unipolar）PWM調(diào)制與雙極性(Bipolar)PWM調(diào)制單極性脈寬調(diào)制：如果在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個(gè)極性的范圍內(nèi)。單極性PWM控制方式如圖6-6，圖6-8所示，它說明了SPWM技術(shù)對(duì)DC-AC逆變器輸出幅度和頻率獨(dú)立控制。單極性調(diào)制中，逆變器同一橋臂的上部功率開關(guān)管和下部功率開關(guān)管在調(diào)制波（輸出電壓基波）的半周期內(nèi)僅有一個(gè)功率開關(guān)管多次開通和關(guān)斷。單極性SPWM波形單極性SPWM波形當(dāng)參考電壓高于三角波電壓時(shí)，相應(yīng)輸出電壓為正電平，反之則產(chǎn)生零電平。負(fù)半軸是用同樣的方法調(diào)制后再倒相而成。調(diào)制結(jié)果是產(chǎn)生等幅、不等寬的脈沖列。逆變器主電路能對(duì)電機(jī)繞組的進(jìn)線端提供三個(gè)不同的電位值（參考點(diǎn)可任選取）

單極性PWM控制方式（單相橋逆變）ur正半周，V1保持通，V2保持?jǐn)?V3,V4交替通斷。當(dāng)ur>uc時(shí)使V4通，V3斷，uo=Ud。當(dāng)ur<uc時(shí)使V4斷，V3通，uo=0。ur負(fù)半周，請(qǐng)同學(xué)們自己分析。單極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud表示uo的基波分量在ur和uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制IGBT的通斷。雙極性脈寬調(diào)制：如果在正弦調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負(fù)之間變化。圖6-5為雙極性PWM調(diào)制。在雙極性PWM調(diào)制方式中，同一橋臂上下兩個(gè)功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是互補(bǔ)的信號(hào)，但實(shí)際上為了防止同一橋臂上下兩個(gè)功率開關(guān)直通而造成短路，在兩個(gè)信號(hào)中間加入死區(qū)，死區(qū)時(shí)間大小主要由功率開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間決定，死區(qū)時(shí)間將會(huì)給輸出的SPWM波形帶來影響，使其偏離正弦波。雙極性SPWM波形雙極性SPWM調(diào)制方法和單極性相同；雙極性控制時(shí)逆變器同一橋臂上下兩個(gè)器件交替通斷，處于互補(bǔ)的工作方式。主電路提供兩個(gè)電位值。雙極性SPWM波形這兩種方式的差別僅僅在于正弦波與三角波比較的方法。一般說來，單極性PWM調(diào)制方案產(chǎn)生的諧波較小，但是難于實(shí)現(xiàn)，在本書中只討論雙極性PWM調(diào)制方法。雙極性PWM控制方式（單相橋逆變）在ur的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得PWM波也有正有負(fù)，其幅值只有±Ud兩種電平。同樣在調(diào)制信號(hào)ur和載波信號(hào)uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制器件的通斷。ur正負(fù)半周，對(duì)各開關(guān)器件的控制規(guī)律相同。當(dāng)ur>uc時(shí)，給V1和V4導(dǎo)通信號(hào)，給V2和V3關(guān)斷信號(hào)。如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，

uo=Ud。當(dāng)ur<uc時(shí)，給V2和V3導(dǎo)通信號(hào)，給V1和V4關(guān)斷信號(hào)。如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和VD3通，uo=-Ud。

雙極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在ur和uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制IGBT的通斷。雙極性PWM控制方式（三相橋逆變）三相橋式PWM型逆變電路三相的PWM控制公用三角波載波uc三相的調(diào)制信號(hào)urU、urV和urW依次相差120°ucurUurVurWuuUN'uVN'uWN'uUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32Ud三相橋式PWM型逆變電路

三相橋式PWM逆變電路波形

下面以U相為例分析控制規(guī)律：當(dāng)urU>uc時(shí)，給V1導(dǎo)通信號(hào)，給V4關(guān)斷信號(hào)，uUN’=Ud/2。當(dāng)urU<uc時(shí)，給V4導(dǎo)通信號(hào)，給V1關(guān)斷信號(hào)，uUN’=-Ud/2。當(dāng)給V1(V4)加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是V1(V4)導(dǎo)通，也可能是VD1(VD4)導(dǎo)通。uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2兩種電平。uUV波形可由uUN’-uVN’得出，當(dāng)1和6通時(shí)，uUV=Ud，當(dāng)3和4通時(shí)，uUV=－Ud，當(dāng)1和3或4和6通時(shí)，uUV=0。輸出線電壓PWM波由±Ud和0三種電平構(gòu)成負(fù)載相電壓PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共5種電平組成。ucurUurVurWuuUN'uVN'uWN'uUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32Ud三相橋式PWM型逆變電路

三相橋式PWM逆變電路波形

根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制。通常保持fc固定不變，當(dāng)fr變化時(shí)，載波比N是變化的在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱當(dāng)fr較低時(shí)，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較小當(dāng)fr增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱的影響就變大2）載波比載波頻率fc與調(diào)制信號(hào)頻率fr之比，N=fc/fr異步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式因此，在采用異步調(diào)制方式示，希望盡量提高載波頻率，以便在調(diào)制信號(hào)頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比，改善輸出特性。同步調(diào)制——載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式，當(dāng)變頻時(shí)使載波與信號(hào)波保持同步，即N等于常數(shù)。ucurUurVurWuuUN'uVN'OttttOOOuWN'2Ud-2Ud同步調(diào)制三相PWM波形基本同步調(diào)制方式，fr變化時(shí)N不變，信號(hào)波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定。三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱。為使一相的PWM波正負(fù)半周鏡對(duì)稱，N應(yīng)取奇數(shù)。fr很低時(shí)，fc也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除。fr很高時(shí)，fc會(huì)過高，使開關(guān)器件難以承受。分段同步調(diào)制——異步調(diào)制和同步調(diào)制的綜合應(yīng)用。把整個(gè)fr范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)保持N恒定，不同頻段的N不同。在fr高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過高；在fr低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過低。為防止fc在切換點(diǎn)附近來回跳動(dòng)，采用滯后切換的方法。同步調(diào)制比異步調(diào)制復(fù)雜，但用微機(jī)控制時(shí)容易實(shí)現(xiàn)?？稍诘皖l輸出時(shí)采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時(shí)切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，和分段同步方式效果接近。分段同步調(diào)制方式舉例

3)調(diào)制度（ModulationIndex）調(diào)制度（ModulationIndex）定義：

如果MI高，正弦波輸出幅度也高，反之亦然。即有以下線性關(guān)系：V1是逆變器輸出電壓的基波幅度；Vin為輸入直流電壓的幅值。

3、SPWM生成方法1）自然采樣法(Naturalsampling)按照SPWM控制的基本理論，在正弦波和三角波的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制功率器件的通斷，這種生成SPWM波形的方法稱為自然采樣法。正弦波在不同的相位角時(shí)其值不同，因而與三角波相交所得的脈沖寬度也不同。另外，當(dāng)正弦波頻率變化或者幅值變化時(shí)，各脈沖的寬度也相應(yīng)變化，要準(zhǔn)確生成SPWM波形，就應(yīng)準(zhǔn)確地計(jì)算出正弦波和三角波的交點(diǎn)。正弦調(diào)制波為

式中：MI為調(diào)制度(即調(diào)制波幅值與載波幅值之比).從圖6-9可以看出，在三角波載波的一個(gè)周期內(nèi)，其下降段和上升段各與正弦調(diào)制波有一個(gè)交點(diǎn)，使正弦調(diào)制波上升段的過零點(diǎn)和三角波下降段過零點(diǎn)重合并把該時(shí)刻作為零時(shí)刻。同時(shí)，把該點(diǎn)所在的三角波周期作為正弦調(diào)制波周期內(nèi)的第一個(gè)三角波周期，則第n個(gè)周期的三角波方程可以表示如下：6-9自然采樣法這樣，正弦調(diào)制波和第n個(gè)周期的三角波的交點(diǎn)時(shí)刻和可分別由下式求得在給定和難后，求解上面兩式即可求得，脈沖寬度δk可由下式求出：tA和tB均是未知數(shù)，求解這兩個(gè)超越方程式非常困難的，這是由于正弦調(diào)制波和三角波的交點(diǎn)的任意性造成的。由于求解時(shí)需要花費(fèi)較多的計(jì)算時(shí)間，以在實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)算，因而自然采樣法在實(shí)際工程應(yīng)用不多。

2）規(guī)則采樣法(Regularsampling)規(guī)則采樣法有不對(duì)稱規(guī)則采樣法（Asymmetricregularsampling）和對(duì)稱規(guī)則采樣法(Symmetricregularsampling)兩種。規(guī)則采樣法的脈沖寬度關(guān)系如圖6-10所示，在對(duì)稱規(guī)則采樣法中；而不對(duì)稱規(guī)則采樣法中。三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期Tc。自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和三角波(負(fù)峰點(diǎn))重合。規(guī)則采樣法使兩者重合，使計(jì)算大為減化。如圖所示確定A、B點(diǎn)，在tA和tB時(shí)刻控制開關(guān)器件的通斷。脈沖寬度d

和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近。對(duì)稱規(guī)則采樣法原理ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d圖6-10規(guī)則采樣法對(duì)于不對(duì)稱規(guī)則采樣法，把一個(gè)周期分為四等份，等份線與正弦波在一個(gè)周期內(nèi)有三個(gè)交點(diǎn)，除去等份線與正弦波交點(diǎn)，剩余兩個(gè)交點(diǎn)，此兩個(gè)交點(diǎn)作為采樣點(diǎn)，過這兩點(diǎn)作平行線與三角波在內(nèi)有四個(gè)交點(diǎn)，取采樣點(diǎn)最近的兩個(gè)交點(diǎn)作為脈沖的開通時(shí)刻和關(guān)斷時(shí)刻。圖6-11對(duì)稱和不對(duì)稱規(guī)則采樣法對(duì)稱規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo)正弦調(diào)制信號(hào)波三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度(6-2)MI稱為調(diào)制度，0≤MI

<1；wr為信號(hào)波角頻率從圖6-10得,

(6-1)ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d圖6-10對(duì)稱規(guī)則采樣法

不對(duì)稱規(guī)則采樣法計(jì)算公式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120°同一三角波周期內(nèi)三相的脈寬分別為dU、dV和dW，脈沖兩邊的間隙寬度分別為d′U、d′

V和d′

W，同一時(shí)刻三相調(diào)制波電壓之和為零，由式(6-1)得

由式(6-2)得利用以上兩式可簡(jiǎn)化三相SPWM波的計(jì)算(6-3)(6-4)對(duì)于三相橋式逆變電路，應(yīng)該形成三相SPWM波形。三相正弦調(diào)制波互差120o相位，設(shè)在同一三角波周期內(nèi)三相的脈沖寬度分別為、、，由于在同一時(shí)刻三相正弦調(diào)制波電壓之和為零：左邊負(fù)脈沖寬度：右邊負(fù)脈沖寬度：利用上述公式可以簡(jiǎn)化生成三相SPWM波形時(shí)的計(jì)算。

6.2SPWM集成電路芯片

6.2.1

HEF4752

6.2.2SLE4520

目前應(yīng)用較多的集成電路芯片為HEF4752、SLE4520、MA818、8XC196MC6.2.1HEF4752是英國(guó)Marllard公司制造，是采用LOCMOS工藝制造的大規(guī)模集成電路，專門用來產(chǎn)生SPWM信號(hào)。它的驅(qū)動(dòng)輸出經(jīng)隔離放大后，既可驅(qū)動(dòng)GTO逆變器，也可驅(qū)動(dòng)GTR逆變器，在交流變頻調(diào)速中作中心控制器件調(diào)頻范圍為0-200Hz，開關(guān)頻率不超過2kHz適合于以GTR或GTO為開關(guān)器件的變頻器，而不適用于IGBT變頻器既可用于模擬電路，也能用于數(shù)字電路HEF4752主要特點(diǎn)1）能產(chǎn)生三對(duì)相位差120°的互補(bǔ)SPWM主控脈沖，適用于三相橋結(jié)構(gòu)的逆變器；2）采用數(shù)控方式不僅能提高系統(tǒng)控制精度，也易于與微機(jī)聯(lián)機(jī)；3）采用多載波比自動(dòng)切換方式，隨著逆變器的輸出頻率降低，有級(jí)地自動(dòng)增加載波比，從而抑制低頻輸出時(shí)因高次諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈沖和噪聲等所造成的惡劣影響。能使逆變器輸出電壓同步調(diào)節(jié)。4）為防止逆變器上下橋臂器件直通，在每相主控脈沖間插入死區(qū)間隔，間隔時(shí)間連續(xù)可調(diào)。HEF4752引腳說明

28腳雙列直插式標(biāo)準(zhǔn)封裝DIP芯片，它有7個(gè)控制輸入(K,L,CW,I,A,B,C)，4(FCT,VCT,RCT,OCT)個(gè)時(shí)鐘輸入，12個(gè)驅(qū)動(dòng)逆變器輸出，3個(gè)控制輸出(RSNY,UAV,CSP)，兩個(gè)電源端(VDD,VSS).

6.2.2SLE4520是德國(guó)Siemens公司生產(chǎn)的一種大規(guī)模、全數(shù)字化CMOS集成電路輸出頻率為0-2600Hz，開關(guān)頻率高達(dá)23.4kHz適用于IGBT逆變器及其他中頻電源逆變器SLE4752主要特點(diǎn)1）為了驅(qū)動(dòng)一個(gè)逆變器功率電路中的6個(gè)獨(dú)立晶體管，SLE4520產(chǎn)生3對(duì)脈寬調(diào)制的矩形脈沖，在一相緊接著一相之間相位角為120度；2）數(shù)字正弦合成用于控制三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；3）與單片機(jī)接口就能解決大功率頻率變換器的連接。4）運(yùn)行時(shí)可通過軟件來來控制輸出電壓的頻率。

SLE4752引腳說明

28腳雙列直插式標(biāo)準(zhǔn)封裝DIP芯片，它有5個(gè)控制端，13個(gè)輸入端，2個(gè)電源端，8個(gè)輸出端(RSNY,UAV,CSP)，兩個(gè)電源端(VDD,VSS).

6.3PWM跟蹤控制技術(shù)PWM波形生成的第三種方法——跟蹤控制方法。把希望輸出的波形作為指令信號(hào)，把實(shí)際波形作為反饋信號(hào)，通過兩者的瞬時(shí)值比較來決定逆變電路各開關(guān)器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤指令信號(hào)變化。常用的有滯環(huán)比較方式和三角波比較方式。6.3PWM跟蹤控制技術(shù)

6.3.1

電流跟蹤型PWM

6.3.2

電壓跟蹤型PWM

6.3.1電流跟蹤型PWM

應(yīng)用PWM控制技術(shù)的變壓變頻器一般都是電壓源型的，它可以按需要方便地控制其輸出電壓，為此前面所述的PWM控制技術(shù)都是以輸出電壓近似正弦波為目標(biāo)的。

但是，在電機(jī)中，實(shí)際需要保證的應(yīng)該是正弦波電流，因?yàn)樵诮涣麟姍C(jī)繞組中只有通入三相平衡的正弦電流才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，不含脈動(dòng)分量。因此，若能對(duì)電流實(shí)行閉環(huán)控制，以保證其正弦波形，顯然將比電壓開環(huán)控制能夠獲得更好的性能。

常用的一種電流閉環(huán)控制方法是電流滯環(huán)跟蹤PWM（CurrentHysteresisBandPWM——CHBPWM）控制，具有電流滯環(huán)跟蹤PWM控制的PWM變壓變頻器的A相控制原理圖示于圖6-14。1.滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制原理

圖6-14 電流滯環(huán)跟蹤控制的A相原理圖負(fù)載L+-iiaia*V1V42Ud2UdVD4VD1HBCVT1VT4

圖中，電流控制器是帶滯環(huán)的比較器，環(huán)寬為2h。將給定電流i*a與輸出電流ia

進(jìn)行比較，電流偏差

ia

超過

h時(shí)，經(jīng)滯環(huán)控制器HBC控制逆變器A相上（或下）橋臂的功率器件動(dòng)作。B、C

二相的原理圖均與此相同。

采用電流滯環(huán)跟蹤控制時(shí)，變壓變頻器的電流波形與PWM電壓波形示于圖6-14。如果，ia<i*a

，且i*a-ia

≥

h，滯環(huán)控制器HBC輸出正電平，驅(qū)動(dòng)上橋臂功率開關(guān)器件VT1導(dǎo)通，變壓變頻器輸出正電壓，使電流ia增大。當(dāng)增長(zhǎng)到與i*a相等時(shí)，HBC仍保持正電平輸出，VT1保持導(dǎo)通，使電流ia繼續(xù)增大直到達(dá)到ia

=i*a

+h

，

ia

=–h

，使滯環(huán)翻轉(zhuǎn)，HBC輸出負(fù)電平，關(guān)斷VT1

，并經(jīng)延時(shí)后驅(qū)動(dòng)VT2

但此時(shí)未必能夠?qū)ǎ伸峨姍C(jī)繞組的電感作用，電流不會(huì)反向，而是通過二極管續(xù)流，使受到反向鉗位而不能導(dǎo)通。此后，逐漸減小，到達(dá)滯環(huán)偏差的下限值，使HBC再翻轉(zhuǎn)，又重復(fù)使導(dǎo)通。這樣，與交替工作，使輸出電流給定值之間的偏差保持在范圍內(nèi)，在正弦波上