电力电子技术备课本
15页1、Chap.6 PWM控制技术PWMPulse Width Modulation)/ 脉宽调制技术: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)。在第3 (DC斩波电路)、4章(斩控式调压电路、失!阵式变频电路 )已涉及PWM空制,但未明确提出 PWM控制的概念。PWM!制技术在四类基本的变流电路都有应用,因此单独设立一章进行讲述PW雌术的应用十分广泛,它使 PE装置的性能大大提高;正是有赖于在逆变电路中的成功应用,才确定了它在 PE技术中的重要地位。现在使用的各种逆变电路都采用了PW雌术,因此,本章和第 5章(逆变电路)相结合,才能使我们对逆变电路有完整地认识。6.1 PWM控制的基本原理理论基础: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:指环节的输出响应波形基本 相同。?对于正弦波的负半周,采取同样的方法,得到PW瞰形,因此正弦波一个完整周期的等效 PW瞰为:(see fig.1.)f(t)0a)fig.2.b)力。fs根据面积等效原理c)料)弦波用厚效为润0d)图6-1形状不同而冲量相同的
2、各种窄脉冲a)方波窄脉冲b)三角波窄脉冲卜图中的PW瞰,而且这种方式在实际应用中更为tc)正旋半波窄脉冲d)单位冲激函授窄脉冲? PWM电流波-电流型逆变电路进行 PWM6制,得到的就是 PWMI流波PWM波形可等效的各种波形-DC斩波电路对应DC波形-SPWMt对应 正弦波形-等效成其他所需波形,如:(Fig.3 )6.2 PWM逆变电路及其控制方法?目前中小功率的逆变电路几乎都采用PW峨术?逆变电路是PWM!制技术最为重要的应用场合?本节内容构成了本章的主体目前实用的PW陋变电路几乎都是电PW瞰各脉冲宽度和间隔,据此控制逆?PW喧变电路也可分为电压型和电流型两种, 压型电路。6.2.1计算法和调制法计算法 ?根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数,准确计算变电路开关器件的通断,就可得到所需PW眼形VD 本 vd2 V4 K 否 VD4图6-5 单极性PWM制方式波形Uof表示U6-5基波分量?本法较繁琐,当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时,结果都要变化信万波一调制J载波一电路I-uc图6-4 单相桥式PW逆变电路调制法结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明( see图6-
3、4)控制规律:以uo正半周为例,V1通,V2断,V3和V4交替通断工作时 V1和V2通断互补,V3和V4通断也互补。?负载电流比电压滞后,在电压正半周,电流有一段区间为正,一段区间为负;?负载电流为正的区间,V1和v4导通时,uo等于id。V4关断时,负载电流通过 V1和VD3续流,uo=0?负载电流为负的区间,Vi和V4仍导通,io为负,实际上io从VD1和VD4流过,仍有uo=id?V4关断V3开通后,io从V3和VD)续流,uo=0Uo总可得到Ld和零两种电平?必负半周,让V2保持通,Vi保持断,V3和V4交替通断,uo可彳#-id和零两种电平?单极性PW配制方式(单相桥逆变)在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断(see图6-4 )ur正半周,V1保持通,V2保持断;ur负半周,自己分析。?当 uruc时使 V4 通,V3 断,uo=Ud?当 uruc时,给V1和双极性PWM!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PW眼也有正有负,其幅值只有土 Ud两种电平;同样在调制信号 ur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。?V4导通信
4、号,给 V2和V3关断信号?如 i o0, V1 和 V4 通,如 i o0, VDi 和 VD4 通,uo=Ud?当uruC时,给V1导通信号,给 V4关断信号,uUN=ud/2?当urUuc时,给V4导通信号,给 V关断信号,uun =- Uj/2?uUN、uVN和uWN的PW瞰形只有Ud/2两种电平?当给 必4)加导通信号时,可能是 V1(V4)导通,也可能是 VD1(VD4)导通UUV波形可由UUN - UVM得出,当1和6通时,uuuUd,当3和4通时,uu=Ud,当1防直通的死区时间1.同一相上下两臂的驱动信号互补, 为防止上下臂直通而造成短路, 留一小段上下臂都施加 关断信号的死区时间;2.死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定;3.死区时间会给输出的 PWM波带来影响,使其稍稍偏离正弦波。特定谐波消去法 (Selected HarmonicElimination PWM SHEPW)M?这是计算法中一种较有代表性的方法,如图6-9?输出电压半周期内,器件通、断各 3次(不包括0和兀),共6个开关时刻可控?为减少谐波并简化控制,要尽量使波形对称6-911首先,为消除偶
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