电力电子技术 王兆安第五版 第7章

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第7章 PWM控制技术一 PWM的基本原理二 PWM控制方式(1)计算法 (2)调制法

结合

三 PWM在逆变电路中的应用(电压型) 四 PWM调制方式

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7.1 PWM的基本理论理论基础

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有 惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积 指环节的输出响应波形基本相同

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思考：利用上理论，如何用一系列方波等效一个正弦波？

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思考：若要改变等效输出正弦波幅值，可采用什么措施？

按同一比例改变各脉冲宽度即可。

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u

O若 等 效 为 正 弦 波

> ω tPWM波形

SPWM波形

当然，SPWM波形远不止这一种。

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直流斩波电路 等幅PWM波： 输入电源是恒定直流 PWM逆变电路 不等幅PWM形： 输入电源是交流或不是恒定的直流

u

o

ωt基于面积等效原理进行控制，本质是相同的

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PWM波形可等效为各种波形：面积等效原理 –直流斩波电路–SPWM波20V

直流波形 正弦波形

–等效成其他所需波形，如:

0V

-20V

0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

黄色：

所需波形

红色：等效的PWM波

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7.2 PWM的控制方式及逆变实现 ★ 控制方式：

一 计算法

根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确 计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变 电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形。

本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相 位变化时，结果都要变化。

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※二 调制法方法：*将所希望得到的波形作为调制信号 ur *把接受调制的信号作为载波uc (通常采用三角波)

*在两波交点时刻控制开关器件的通断，就可以得到与调制信号ur波形一致的输出信号。 所以，当调制信号ur为正弦波时，自然也就得到SPWM波形。 单极性SSPWM SPWM 双极性BSPWM

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(1)单极性SPWM(SSPWM)※特点：①载波uc 在ur正半周，都用正极性三角 波， 在负半周都用负极性三角波。 ②在正半周， ur 大于uc时，相应的器件开通， U0=Ud,当ur 小于uc时，相应的器件关断U0=0③在负半周， ur 大于uc时，相应的器件关断U0=0, 当ur 小于uc时，相应的器件开通， U0= -Ud ④在调制信号ur 的半个周期内，三角波uc只在一 个方向上变化，得到的SPWM波形也只在一个方 向上变化，故称之为单极性SPWM。单极性PWM控制方式波形

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※电路的实现：

(单相全桥PWM逆变电路)

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(1)当Vr大与Vc时， (2)当Vr小与Vc时， 根据调制电路分析，器 根据调制电路分析，器 件是何工作状态？ 件是何工作状态？

*T1,T4开通，T2, *T2,T4开通，T1, T3关断，U0=Ud T3关断，U0=0

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(2)当Vr小与Vc时， (1)当Vr大与Vc时， 根据调制电路分析， 根据调制电路分析，器 器件是何工作状态？ 件是何工作状态？

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完整 SSPWM电路

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(2)双极性SPW

M(BSPWM)※特点：①载波Uc在调制波Ur的正负两个半周期内，都 ②在Uc与Ur的交点时刻控制各器件的通断。 Ur大于 在正负两个方向变化，不再单一了。调制波Ur仍为正弦 U c时器件开通。 波。

③输出的SPWM 波形在两个方向变化，故称之为双 极性SPWM。

双极性PWM控制方式波形

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※电路的实现：

思考：工作原理？

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三相PWM逆变工作原理V1C U N'Ud 2

Ud 2

+

VD1 V3 V

VD3V5

VD5 N

+

C

V4 VD4 V 6

VD6

W V2 VD2

urU urV urW uc

调制 电路三相桥式PWM逆变器主电路原理图

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SPWM信号的生成方法—软件生成方法

自然采样法——自然采样法的运算比较复杂；

规则采样法——在工程上更实用的简化方法，

由于简化方法的不同，衍生出多种规则采样 法。

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※规则采样法脉宽时间：

t2=Tc(1+MsinωtD)/2间隔时间：

t1=t3=(Tc-t2)/2

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7.3 PWM的调制方式(在调制电路中体现)(1)几个基本概念：载波频率：fc 调制信号频率：fr *载波比：N=fc/fr(即为一个调制周期内所包含的三角 载波 的个数)

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