电力电子技术基础

电力电子技术基础第一页，共二十六页，编辑于2023年，星期日第四部分电力电子控制策略6第8章PWM技术第二页，共二十六页，编辑于2023年，星期日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)。电力电子技术基础——PWM综述第四部分电力电子控制策略第三页，共二十六页，编辑于2023年，星期日c)

电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)

电路图第四页，共二十六页，编辑于2023年，星期日电力电子技术基础——PWM综述第四部分电力电子控制策略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，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。第五页，共二十六页，编辑于2023年，星期日目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。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。第六页，共二十六页，编辑于2023年，星期日8.1PWM的基本工作原理第七页，共二十六页，编辑于2023年，星期日电力电子技术基础——PWM理论基础第四部分电力电子控制策略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效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同低频段非常接近，仅在高频段略有差异形状不同而冲量相同的各种窄脉冲第八页，共二十六页，编辑于2023年，星期日b)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。

电力电子技术基础——PWM理论基础第四部分电力电子控制策略第九页，共二十六页，编辑于2023年，星期日电力电子技术基础——PWM理论基础第四部分电力电子控制策略Ouωt>SPWM波Ouωt>如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波Ouωt>第十页，共二十六页，编辑于2023年，星期日Ouωt>SPWM波Ouωt>如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波Ouωt>电力电子技术基础——PWM理论基础第四部分电力电子控制策略第十一页，共二十六页，编辑于2023年，星期日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。——PWM理论基础第十二页，共二十六页，编辑于2023年，星期日电力电子技术基础——PWM波形的产生方法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，结果都要变化调制法通常采用等腰三角波或锯齿波uc作为载波将载波uc与另一给定信号ur(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性关系且左右对称第十三页，共二十六页，编辑于2023年，星期日电力电子技术基础——PWM波的调制产生办法第四部分电力电子控制策略调制信号波可为正弦波电压也可为直流电压。第十四页，共二十六页，编辑于2023年，星期日工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。V1和V4导通时，uo等于Ud。调制法单相桥式PWM逆变电路结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明——PWM波的调制产生办法第十五页，共二十六页，编辑于2023年，星期日单相桥式PWM逆变电路V4关断、V3开通后，uo=0。uo总可得到Ud和零两种电平。uo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平。——PWM波的调制产生办法第十六页，共二十六页，编辑于2023年，星期日单极性PWM控制方式（单相桥逆变）ur正半周，V1保持通，V2保持断。当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud。当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0。ur负半周，请同学们自己分析。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。——PWM波的调制产生办法第十七页，共二十六页，编辑于2023年，星期日第十八页，共二十六页，编辑于2023年，星期日双极性PWM控制方式（单相桥逆变）在ur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±Ud两种电平。同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。当ur>uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号。uo=Ud。当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号。uo=-Ud。双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。——PWM波的调制产生办法第十九页，共二十六页，编辑于2023年，星期日双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud单极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud

对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，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。第二十页，共二十六页，编辑于2023年，星期日双极性PWM控制方式（三相桥逆变）图6-7三相桥式PWM型逆变电路三相的PWM控制公用三角波载波uc三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120°第二十一页，共二十六页，编辑于2023年，星期日三相桥式PWM型逆变电路

下面以U相为例分析控制规律：当urU>uc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN’=Ud/2。当urU<uc时，给V4导通信号，给V1关断信号，uUN’=-Ud/2。uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2两种电平。uUV波形可由uUN’-uVN’得出第二十二页，共二十六页，编辑于2023年，星期日第二十三页，共二十六页，编辑于2023年，星期日载波比——载波频率fc与调制信号频率fr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通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的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当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少——PWM波的调制方式第二十四页，共二十六页，编辑于2023年，星期日异步调制第二十五页，共二十六页，编辑于2023年，