电力电子技术基础20-PWM

1、Fundamentals of Power Electronics Technology亀力勉子技术基础1第四部分电力电子控制策略第8章 PWM技术PWM综述 PWM (Pulse Width Modulation)控制就是脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度 进行调制，来等效的获得所需要的波形(含 形状和幅值)。PWM综述 PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发 展使得实现PWM控制变得十分容易。 PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的 性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史 上占有十分重要的地位。PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应 用，才确定了它在电力电子技术中

2、的重要地位。 现在使用的各种逆变电路都采用了PWM技术，因 此，本章和第7章（逆变电路）相结合，才能使我 们对逆变电路有完整地认识。PWM逆变电路也可分为电压型和电流 型两种，目前实用的PWM逆变电路几 乎都是电压型电路。 . . -8. 1PWM的基本工作原理J I . .识门 *.i . JAR .* *I& . A 。(0电压窄脉冲， 是电路的输入。 沁)-输出电流，是 电路的响应。PWM理论基础o/(/)oAO*oZW5(0PWM理论基础爭如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波SPWM波 dc爭如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波面积（冲量）相等 中点重合 宽度按正弦

3、规律变化PWM理论基础命对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM 波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：命根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM 波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。PWM波形的产生方法计算法A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A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A调制法通常采用等腰三角波或锯齿波人作为载波将载波比与另一给定信号U（调制波）作比较，由交点产 生PWM波。等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线 桂关系宜左右奸称PW

4、M波的调制产生办法PWM波的调制产生办法调制信号波可为正弦波电压也可为直流电压。图83调制侑号为茁潦电压的HWM液(n)rtift电压调册；(b)PWM液图也機件IWM控制方式渡形图84所示的波形，三角波叫只在正极性或负极性的种极性范国内变化，所产生的PWM波形也只在单个极性范国变化,故称为单极性PWM波形。调制法结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明爭工作时V和V?通断互补, V3和V4通断也互补。爭以I/。正半周为例，V通,V?断，V3和V4交替通断。申y和V4导通时，U。等于 4。单相桥式PWM逆变电路负保断电 /V!通种半周，让y保持通，覚 持断，V3和V4交替载波 ，U。

5、可零两叫调制 电路帝V4关断、V3开通后，4)=0。爭总可得到S和零两种 电平。调制C电路6 V0R L-IA叫V1Xcot信号波载液i1 ! I ! IPWM波的调制产生办法单极性PWM控制方式（单相桥逆变）在冷和叫的交点时刻控制IG BT的通断o 申匕正半周，保持通，V2保持断。+当耳时使V4通，V3 断，uo= Ud o当qv%时使V4断，V3iM , uo=0 o帝4负半周，请同学们自己分析。7、图双极性PWM揑制方式彼形图8-5所示的波形中心在蛤的半个周刖内不再是单极性的而是正负幅値都有，所产生的PWM波形称为双极性PWM波形。双极性PWM控制方式（单相桥逆变）在冷和叫的交点时刻控制

6、IGBT的通断o 母在舛的半个周期内，三角波载波有正有负， 所得PWM波也有正有负，其幅值只有4 两种电平。帝同样在调制信号冷和载波信号叫的交点时刻 控制器件的通断。申叫正负半周，对各开关器件的控制规律相同。ur ui ii 4 /cot-当UrUc时，给和V4导通信号，给 V2V3关断信号。人=人。-当时，给V?和V3导通信号，给 y和V4关断信号。u=Ud。双极性PWM控制方式波形对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可釆取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。双极性PWM控制方式（三相桥逆变）爭三相的PWM控制 公用三角波载波叫帝三

7、相的调制信号、 叫V和rW依次相差 120N图6-7三相桥式PWM型逆变电路下面以U相为例分析控制规律:申囂即塁訴吐/合匕导通信号， 给V4关断信号，“酥=4/2。金鹳噪魁/锂导通信号，纟口V关断U=-Ud/2o+ UN八VN和WN，的PWM波形 只有士 &/2两神电平。令V波形可由“unvn，得出三相桥式PWM型逆变电路图三Ifl桥武逆变器的SFWM波形载波频就与调制信号频率/；之比，N=fc/fr:根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 调制方式分为异步调制和同步调制1.异步调制 异步调制载波信号和调制信号不同步的调制方式A通常保持人固定不变，颉变化时，载波比N是变化的A在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位 也不固定，正负半周期的脉冲不对称A当较低时，N较大，一周期内脉冲数较多A %增高时，”减小，一周期内的脉冲数减少/ * 1 ，”.2.同步调制同步调制一N等于常数，并在变频时使载波和信号波保 蒔同步A基本同步调制方式，齐变化时N不变，信号波一周期内输出 脉冲数固定A人很低时，人也很低，相邻两个脉冲的间距增大，由调制带 乗的谐波不舅滤除，对电动机负载将产生脉动转矩和噪音A/r很咼时，人会过咼，使