逆变器输出波形的PWM控制.ppt

逆变器输出波形的PWM控制逆变器输出波形的PWM控制v应用：v逆变电源：要求输出正弦波，输出电压不随输入电压和负载变化v交流调速：保持U/f比值为常数v方法：v调制法v计算法PWM控制的基本原理v PWM（Pulse Width Modulation）控制脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）PWM控制的基本原理v采样控制理论基础v冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节v上时，其效果基本相同；v冲量指窄脉冲的面积；v效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相v同；v将输出波形进行付氏分解，低频段非常接近，仅在v高频段略有差异v典型惯性环节就是电感负载形状不同而冲量相同的各种窄脉冲v用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦v半波v正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲v序列，宽度相等，但幅值不等；v用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等；v 宽度按正弦规律变化vSPWM波形棗脉冲宽度按v正弦规律变化而和正弦波等v效的PWM波形v要改变等效输出正弦波幅v值，按同一比例改变各脉冲v宽度即可调制法v输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波；v通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；v等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度v成线性关系且左右对称。

v与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制v器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，v符合PWM的要求；v调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波；v调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也v能得到等效的PWM波v调制法得到PWM波有两种方法：单极性和双极性两者区别在于三角载波的不同v单极性调制v双极性调制v单极性PWM控制方式：v在u r和uc的交点时刻控制IGBT的通断vu r 正半周，V1保持通，V2保持断v当uruc时使V4通，V3断，uo=Udv 当uruc时使V4断，V3通，uo=0v单极性PWM控制方式：vur负半周，V1保持断，V2保持通v 当uruc时使V3断，V4通，uo=0v 虚线uof表示uo的基波分量v双极性PWM控制方式（单相桥逆变）v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v在ur一周期内，输出PWM波只有Ud两种电平和载波信号uc的交点控制器件的通断仍在调制信号urvu r正负半周，对各开关器件的控制规律相同v当u r uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号v如io 0，V1和V4通，如io0，VD1和VD4通，uo=Udv当u ruc 时，给V2和V3 导通v信号，给V1和V4关断信号v如i o0，VD2 和VD3 通，uo=-Udv单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制逆变器输出波形的PWM控制v1.单脉宽调制v 优点：开关损耗小v 缺点：THD较大v2。

多脉宽调制（均匀多脉冲宽度调制）v3正弦脉冲宽度调制（SPWM）v 多脉冲宽度随正弦波幅值改变THD小v4改进型正弦脉宽调制v 仅正弦波过零点附近60度加入载波v5谐波消除技术：v （1）固定开关角（2）阶梯波（3）多重化连接逆变器输出波形的PWM控制v1.单脉宽调制：在半周期内仅有一个脉冲，改变脉v 冲宽度来调压v参考信号Ar,v幅值为Ac频率为fc的三角载波信号v输出基波频率fo：fc/2v改变调制度M=Ar/Ac调压v优点：开关损耗小v缺点：THD较大逆变器输出波形的PWM控制v2多脉宽调制（均匀多脉冲宽度调制）vUr1:参考（调制）门信号频率fov高频载波频率为fcv半周期脉冲数为p=fc/(2fo)vP越大，低次谐波降低，失真度减小逆变器输出波形的PWM控制v3正弦脉冲宽度调制v （SPWM）v 多脉冲宽度随正弦波幅值改变v THD大大减小v幅值为Ar的参考正弦波与幅值为Acv 频率为fc的三角波比较vFo=frv最低次谐波为2p-1,vP=5时，最低次谐波为9次逆变器输出波形的PWM控制v4改进型正弦脉宽调制v 仅正弦波过零点附近60度加入载波v优点：增加基波分量，并保持原谐波含量，同时减小了开关损耗逆变器输出波形的PWM控制v5。

谐波消除技术：v （1）固定开关角（2）阶梯波（3）多重化连接v Harmo-nicEliminationv（1）特定谐波消去(SelectedPWMHEPWM)v 这是计算法中一种较有代表性的方法，v 输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和），v 共6个开关时刻可控v为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称v首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜对称，即v其次，为消除谐波中余弦项，应使波形在正半周期内前后1/4周期以/2为轴线对称v同时满足上面两式的波形称为四分之一周期对称波形，用傅里叶级数表示为v 1、 2和 3共3个时刻该波形的v能独立控制an为确定a1 的值，再令两个不同的an=0，就可建三个方程，求得1、2和3v消去两种特定频率的谐波v在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消，可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：v给定a1 ，解方程可得1 、2 和3 a1 变，1 、2 和3 也相应改变v一般，在输出电压半周期内器件通、断各k次，考虑PWM波四分之一周期对称，k个开关时刻可控，除用一个控制基波幅值，可消去k1个频率的特定谐波vk越大，开关时刻的计算越复杂v除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法v（2）阶梯波和多重化连接v低频开关工作，适用于很大功率输出v缺点：体积重量较大。