电机控制技术（PWM变换器）

———晶闸管的换流与脉宽调制变换器电机控制技术目录1.晶闸管的换流11.1电源环流1.2负载换流22.1PWM变换的基本思想51.3强迫换流32.PWM变换42.1.1面积等效原理6换流——电流按要求的时刻和次序从一个晶闸管元件转移到另一个晶闸管元件的过程，也称为换相或换向。1.晶闸管的换流开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断：全控型器件可通过门极关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。1.1)电源换流（LineCommutation）电源提供换流电压的换流方式。将负的电源电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。1.2)负载换流（LoadCommutation）1.3)强迫换流（ForcedCommutation）1、晶闸管的换流由负载提供换流电压的换流方式。负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性。直流侧串电感，工作过程可认为id

基本没有脉动。负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小。所以ud接近正弦波。（1.2）负载换流(1.3)强迫换流设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。IRC充电(1.3)强迫换流换流时

VT1和VT2都导通。IR使VT1承受反向电压而关断只有VT2导通。PWM(PulseWidthModulation)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)。直流斩波电路采用的就PWM技术2.PWM变换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的重要地位。现在使用的各种逆变电路都采用了PWM技术。2.1.1）重要理论基础——面积等效原理2.1

PWM控制的基本思想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。冲量窄脉冲的面积效果基本相同环节的输出响应波形基本相同图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)2.1

PWM控制的基本思想b)图6-2冲量相等的各种窄脉冲的响应波形具体的实例说明“面积等效原理”a）u(t)－电压窄脉冲，是电路的输入。

i(t)－输出电流，是电路的响应。

Ouωt>SPWM波2.1

PWM控制的基本思想Ouωt>2.1.2如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波Ouωt>2.1

PWM控制的基本思想若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。Ouωt>SPWM波Ouωt>2.1.2如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波Ouωt>2.1

PWM控制的基本思想OwtUd-Ud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：OwtUd-Ud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。2.1

PWM控制的基本思想等幅PWM波输入电源是恒定直流

第3章的直流斩波电路6.2节的PWM逆变电路

6.4节的PWM整流电路不等幅PWM波输入电源是交流或不是恒定的直流

4.1节的斩控式交流调压电路

4.4节的矩阵式变频电路OwtUd-UdUoωt2.1.3）PWM电流波电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。2.1

PWM控制的基本思想PWM波可等效