电力电子第七章总结.docx

电力电子第七章总结.docx

《电力电子第七章总结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子第七章总结.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

电力电子第七章总结

PWM控制技术

一、PWM控制的基本原理

1、PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术

2、PWM控制技术在逆变电路中应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻

3、采样控制理论的一个重要结论：

冲量（窄脉冲的面积）相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节（比如R-L电路）上时，其效果基本相同。

效果基本相同指的是，环节的输出响应波形基本相同。

面积等效原理（冲量等效原理）是PWM控制技术的重要理论基础

4、脉冲的宽度按照正弦规律变化并且和正弦波等效的PWM波形也称为SPWM波形

要改变等效输出正弦波的幅度值时，只要按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可

5、PWM波可以分为等幅PWM波和不等幅PWM波两种

、

二、PWM逆变电路及其控制方法

1、PWM波调制方法分为：

计算法、调制法（主要方式）

计算法太繁琐，故主要采用调制法

2、以下主要介绍调制法

调制法：

把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制来得到所期望的PWM波。

通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，三角波最常用！

3、单相桥式逆变电路单极性PWM和双极性PWM控制方式波形比较

4、UUN’UVN’UWN’的PWM波只有+Ud/2两种电平

输出线电压的PWM波有+Ud和0三种电平组成

输出相电压PWM波形由+（2/3Ud），+（1/3Ud）和0共五种电平组成

5、异步调制和同步调制

载波比和电压调制系数

根据载波和信号波是否同步以及载波比的变化情况，PWM调制方式又可以分为异步调制和同步调制

同步调制时：

1、基本同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，相位也是固定的

2、三相PWM逆变电路中，通常共用一个三角波载波，取载波比N为3的整数倍，使得三相输出波形严格对称且N应取奇数

3、逆变电路输出频率（信号波频率fr）很低时，同步调制时的载波频率fc也很低,fc过低时导致由调制带来的谐波不易滤除

4、逆变电路输出频率（信号波频率fr）过高时，同步调制时的载波频率fc也很高,fc过高时开关器件难以承受

为解决以上问题，采用分段同步调制的方式：

注：

同步调制方式比异步调制方式复杂一些，有的装置在低频输出时采用异步调制方式，而高频输出时切换到同步调制方式，这样可以把两种调制方式的优点结合起来，和分段同步调制方式的效果接近。

附课后部分习题答案：

7-1试说明PWM控制的基本原理。

答：

PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。

即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）。

在采样控制理论中有一条重要的结论：

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，冲量即窄脉冲的面积。

效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。

上述原理称为面积等效原理

以正弦PWM控制为例。

把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。

这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。

如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。

各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。

根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。

对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。

可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。

7-3单极性和双极性PWM调制有什么区别？

三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？

答：

三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。

三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。

三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：

0.5Ud和-0.5Ud。

输出线电压有三种电平Ud、0、-Ud。

7-5什么是异步调制？

什么是同步调制？

两者各有何特点？

分段同步调制有什么优点？

答：

载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。

在异步调制方式中，通常保持载波频率fc固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。

异步调制的主要特点是：

在信号波的半个周期内，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，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。

这样，当信号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。

而当信号波频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。

这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。

对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。

载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。

同步调制的主要特点是：

在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。

当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。

fc过低时由调制带来的谐波不易滤除。

当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。

当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。

此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。

分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。

其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。

而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。