《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版)-4.5-逆变器的SPWM控制技术

4.5逆变器的SPWM

控制技术电力电子技术(第5版)第4章无源逆变电路4.5.1SPWM控制的基本原理将一个正弦波半波电压分成N等份，并把正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，且矩形脉冲的中点与相应正弦等份的中点重合，得到如图4.5.1（b）所示的脉冲列。这就是PWM波形。正弦波的另外一个半波可以用相同的办法来等效。PWM被形的脉冲宽度是按正弦规律变化，称为SPWM（SinusoidalPulseWidthModulation）波形。图4.5.1SPWM电压等效正弦电压

对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或者其它所需要的波形。

1、PWM产生原理：2、SPWM控制方式：4.5.2单极性SPWM控制方式在ur的正半周期，T1保持导通，T4交替通断。当ur>

uc时，使T4导通，负载电压u0=Ud；当ur≤uc时，使T4关断，由于电感负载中电流不能突变，负载电流将通过D3续流，负载电压u0=0。在ur的负半周，保持T2导通，使T3交替通断。当ur<

uc时，使T3导通，u0=-Ud；当ur≥uc时，使T3关断，负载电流将通过D4续流，负载电压u0=0。

图4.5.2电压型单相桥PWM逆变电路原理图

图4.5.3单极性PWM控制方式

1、定义：三角载波只在一个方向变化得到的PWM波形也只在一个方向变化的控制方式称为单极性SPWM控制方式。2、原理：载波信号uc在信号波正半周为正极性的三角波，在负半周为负极性的三角波，调制信号ur和载波uc的交点时刻控制逆变器晶体管T3、T4的通断。3、控制：调节调制信号ur的幅值可以使输出调制脉冲宽度作相应的变化，这能改变逆变器输出电压的基波幅值，从而可实现对输出电压的平滑调节；改变调制信号ur的频率则可以改变输出电压的频率。从调节的角度来看，SPWM逆变器非常适用于交流变频调速系统。图4.5.3单极性PWM控制方式

4.5.2单极性SPWM控制方式4.5.3双极性SPWM控制方式

图4.5.4双极性PWM控制方式

2、控制：在ur的正负半周内，在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制各开关器件的通断。当ur>

uc时，使晶体管T1

、T4导通，使T2

、T3关断，此时，u0=Ud；当ur<

uc时，使晶体管T2

、T3导通，使T1

、T4关断，此时，u0=-Ud。在ur的一个周期内，PWM输出只有±Ud两种电平。逆变电路同一相上下两臂的驱动信号是互补的。在实际应用时，为了防止上下两个桥臂同时导通而造成短路，在给一个臂施加关断信号后，再延迟△t时间，然后给另一个臂施加导通信号。延迟时间的长短取决于功率开关器件的关断时间。需要指出的是，这个延迟时间将会给输出的PWM波形带来不利影响，使其偏离正弦波。

1、定义：三角载波是正负两个方向变化，所得到的SPWM波形也是在正负两个方向变化控制方式。

4.5.4三相桥式逆变电路的SPWM控制

图4.5.5电压型三相桥式逆变电路的PWM控制方式2、工作原理：A、B、C三相的PWM控制公用一个三角波载波信号uc，三相调制信号urA、urB、urC分别为三相正弦信号，其幅值和频率均相等，相位依次相差120°。A、B、C三相PWM控制规律相同。1、控制方式：双极性方式。4.5.4三相桥式逆变电路的SPWM控制当urA>uc时，使T1导通，使T4关断，则A相相对于直流电源假想中点N的输出压；当urA<uc时，使T1关断，使T4导通，则。T1、T4的驱动信号始终互补。其余两相控制规律相同。当给T1(T4)加导通信号时，可能是T1(T4)导通，也可能是D1(D4)续流导通，这取决于阻感负载中电流的方向。输出相电压和线电压的波形如图4.5.6所示。3、控制过程：（以A相为例）图4.5.6电压型三相桥式逆变电路的PWM波形4.5.5SPWM控制的逆变电路的优点

（1）

可以得到接近正弦波的输出电压，满