1、PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作2021-12-101電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)電子教案電子教案第第6章章 PWM控制技術(shù)控制技術(shù)第第6章章 PWM控制技術(shù)控制技術(shù) 引言引言6.1 PWM控制的基本原理控制的基本原理6.2 PWM逆變電路及其控制方法逆變電路及其控制方法 6.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 6.2.2 異步調(diào)制和同步調(diào)制異步調(diào)制和同步調(diào)制 6.2.3 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法 6.2.4 PWM逆變電路的諧波分析逆

2、變電路的諧波分析 6.2.5 提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù) 6.2.6 PWM逆變電路的多重化逆變電路的多重化6.3 PWM跟蹤控制技術(shù)跟蹤控制技術(shù) 6.3.1 滯環(huán)比較方式滯環(huán)比較方式 6.3.2 三角波比較方式三角波比較方式6.4 PWM整流電路及其控制方法整流電路及其控制方法 6.4.1 PWM整流電路的工作原理整流電路的工作原理 6.4.2 PWM整流電路的控制方法整流電路的控制方法 本章小結(jié)本章小結(jié)PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PEN

3、ECPENECPENEC) ) )制作制作制作3引言引言 PWM（Pulse Width Modulation）控制）控制脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）第3、4章已涉及這方面內(nèi)容第3章：直流斬波電路采用第4章有兩處： 4.1節(jié)斬控式交流調(diào)壓電路，4.4節(jié)矩陣式變頻電路 本章內(nèi)容本章內(nèi)容PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術(shù)正是有賴(lài)于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位本章主要以逆變電路為控制對(duì)象來(lái)介紹PWM控制技術(shù)也介紹PWM整流電路 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子

4、與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作46.1 PWM控制的基本原理控制的基本原理 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同沖量沖量指窄脈沖的面積效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異f (t)(t)tO圖6-1a)b)c)d)tOtOtOf (t)f (t)f (t)圖6-1 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源

5、技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作56.1 PWM控制的基本原理控制的基本原理 一個(gè)實(shí)例一個(gè)實(shí)例 圖6-2a的電路電路輸入：u(t)，窄脈沖，如圖6-1a、b、c、d所示電路輸出：i(t)，圖6-2b 面積等效原理面積等效原理a)Ob)圖6-2tbdcai(t)i(t)e(t)圖6-2 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作6

6、6.1 PWM控制的基本原理控制的基本原理 用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波正弦半波正弦半波N等分等分，可看成N個(gè)彼此相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點(diǎn)重合，面積（沖量）相等寬度按正弦規(guī)律變化tOua)b)圖6-3Out圖6-3 用PWM波代替正弦半波SPWM波形波形脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (P

7、ENECPENECPENEC) ) )制作制作制作76.1 PWM控制的基本原理控制的基本原理 等幅等幅PWM波和不等幅波和不等幅PWM波波由直流電源產(chǎn)生的PWM波通常是等幅PWM波如直流斬波電路及本章主要介紹的PWM逆變電路，6.4節(jié)的PWM整流電路輸入電源是交流，得到不等幅PWM波4.1節(jié)講述的斬控式交流調(diào)壓電路，4.4節(jié)的矩陣式變頻電路基于面積等效原理進(jìn)行控制，本質(zhì)是相同的 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作86.1 PWM控

8、制的基本原理控制的基本原理PWM電流波電流波電流型逆變電路進(jìn)行PWM控制，得到的就是PWM電流波PWM波形可等效的各種波形波形可等效的各種波形直流斬波電路：等效直流波形SPWM波：等效正弦波形還可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面積原理 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作96.2 PWM逆變電路及其控制方法逆變電路及其控制方法目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)逆變電路

9、是PWM控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場(chǎng)合本節(jié)內(nèi)容構(gòu)成了本章的主體PWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實(shí)用的PWM逆變電路幾乎都是電壓型電路 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作106.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 計(jì)算法計(jì)算法根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷，就可得到所需PWM波形繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化 調(diào)制法調(diào)制法輸出波

10、形作調(diào)制信號(hào)，進(jìn)行調(diào)制得到期望的PWM波通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波等腰三角波應(yīng)用最多，其任一點(diǎn)水平寬度和高度成線(xiàn)性關(guān)系且左右對(duì)稱(chēng) PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作116.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 與任一平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交，在交點(diǎn)控制器件通斷，就得寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，符合PWM的要求 調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，得到的就是SPWM波 調(diào)制信號(hào)不是正弦波，而是其他所需波形時(shí)，也能得到等效的PWM波 PE N

11、 E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作126.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 結(jié)合結(jié)合IGBT單相橋式電壓型逆變電路對(duì)調(diào)制法進(jìn)行說(shuō)單相橋式電壓型逆變電路對(duì)調(diào)制法進(jìn)行說(shuō)明明 工作時(shí)V1和V2通斷互補(bǔ)，V3和V4通斷也互補(bǔ) 控制規(guī)律控制規(guī)律uo正半周正半周，V1通，V2斷，V3和V4交替通斷負(fù)載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負(fù)負(fù)載電流為正的區(qū)間，V1和V4導(dǎo)通時(shí)，uo等于UdV4關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過(guò)V1和VD3續(xù)

12、流，uo=0負(fù)載電流為負(fù)的區(qū)間， V1和V4仍導(dǎo)通，io為負(fù)，實(shí)際上io從VD1和VD4流過(guò)，仍有uo=Ud PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作136.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 V4關(guān)斷V3開(kāi)通后，io從V3和VD1續(xù)流，uo=0 uo總可得到Ud和零兩種電平 uo負(fù)半周，讓V2保持通，V1保持?jǐn)啵琕3和V4交替通斷，uo可得-Ud和零兩種電平信號(hào)波載波圖6-4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoR

13、Luruc圖6-4 單相橋式PWM逆變電路 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作146.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 單極性單極性PWM控制方式（單相橋逆變）控制方式（單相橋逆變）在ur和uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制IGBT的通斷 ur正半周正半周，V1保持通，V2保持?jǐn)喈?dāng)uruc時(shí)使V4通，V3斷，uo=Ud當(dāng)uruc時(shí)使V4斷，V3通，uo=0 ur負(fù)半周負(fù)半周，V1保持?jǐn)啵琕2保持通當(dāng)uruc時(shí)使V3斷，V4通，uo=0虛線(xiàn)uof

14、表示uo的基波分量圖6-5urucuOtOtuouofuoUd-Ud圖6-5 單極性PWM控制方式波形 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作156.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法雙極性雙極性PWM控制方式（單相橋逆變）控制方式（單相橋逆變）在ur的的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得PWM波也有正有負(fù)在ur一周期內(nèi)，輸出PWM波只有Ud兩種電平仍在調(diào)制信號(hào)ur和載波信號(hào)uc的交點(diǎn)控制器件的通斷ur正負(fù)半周，對(duì)各開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)

15、律相同當(dāng)當(dāng)ur uc時(shí)時(shí)，給V1和V4導(dǎo)通信號(hào)，給V2和V3關(guān)斷信號(hào)如io0，V1和V4通，如io0，VD1和VD4通， uo=Ud PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作166.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 當(dāng)當(dāng)uruc時(shí)時(shí)，給V2和V3導(dǎo)通信號(hào)，給V1和V4關(guān)斷信號(hào) 如io0，VD2和VD3通，uo=-Ud 單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采用雙極性調(diào)制圖6-6urucuOtOtuouofuoUd- Ud圖6-6 雙極性

16、PWM控制方式波形 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作176.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法雙極性雙極性PWM控制方式（單相橋逆變）控制方式（單相橋逆變）三相的PWM控制公用三角波載波uc三相的調(diào)制信號(hào)urU、urV和urW依次相差120圖6-7調(diào)制電路V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4ucV6VD6V5VD5VUWNNC+C+urUurVurW2Ud2Ud圖6-7 三相橋式PWM型逆變電路 PE N E C西安交通大學(xué)

17、電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作186.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法U相的控制規(guī)律相的控制規(guī)律當(dāng)ur Uuc時(shí)，給V1導(dǎo)通信號(hào)，給V4關(guān)斷信號(hào)，uUN=Ud/2當(dāng)urUuc時(shí)，給V4導(dǎo)通信號(hào)，給V1關(guān)斷信號(hào)，uUN=-Ud/2當(dāng)給V1(V4)加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是V1(V4)導(dǎo)通，也可能是VD1(VD4)導(dǎo)通uUN、uVN和uWN的PWM波形只有Ud/2兩種電平uUV波形可由uUN-uVN得出，當(dāng)1和6通時(shí)，uUV=Ud，當(dāng)3和4通時(shí)，uUV=Ud，當(dāng)

18、1和3或4和6通時(shí)，uUV=0輸出線(xiàn)電壓PWM波由Ud和0三種電平構(gòu)成負(fù)載相電壓PWM波由(2/3)Ud、(1/3)Ud和0共5種電平組成 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作196.2.1 6.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法防直通死區(qū)時(shí)間防直通死區(qū)時(shí)間同一相上下兩臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，為防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加關(guān)斷信號(hào)的死區(qū)時(shí)間死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短主要由開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間決定死 區(qū) 時(shí) 間 會(huì) 給 輸 出 的PWM

19、波帶來(lái)影響，使其稍稍偏離正弦波圖6-8ucurUurVurWuuUNuVNuWNuUNuUVUd- UdOtOOOOOttttt2Ud2Ud2Ud2Ud2Ud3Ud22 Ud圖6-8 三相橋式PWM逆變電路波形 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作206.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 特定諧波消去法特定諧波消去法(Selected Harmo-nic Elimination PWMSHEPWM)這是計(jì)算法中一種較有代表性的方法

20、，如圖6-9輸出電壓半周期內(nèi)，器件通、斷各3次（不包括0和），共6個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻可控圖6-9OtuoUd-Ud2a1a2a3圖6-9 特定諧波消去法的輸出PWM波形為減少諧波并簡(jiǎn)化控制，要盡量使波形對(duì)稱(chēng)首先，為消除偶次諧波，使波形正負(fù)兩半周期鏡對(duì)稱(chēng)，即 (6-1)()(tutu PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作216.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法其次，為消除諧波中余弦項(xiàng)，應(yīng)使波形在正半周期內(nèi)前后1/4周期以/2為軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng) (6

21、-2)同時(shí)滿(mǎn)足式（6-1）、（6-2）的波形稱(chēng)為四分之一周期對(duì)稱(chēng)波形，用傅里葉級(jí)數(shù)表示為 (6-3) 式中，an為)()(tutu, 5 , 3 , 1sin)(nntnatu20dsin)(4ttntuan PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作226.2.1 6.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 圖6-9，能獨(dú)立控制a a1、a a 2和a a 3共3個(gè)時(shí)刻。該波形的 an為 式中n=1,3,5, 確定a1的值，再令兩個(gè)不同的a

22、n=0，就可建三個(gè)方程，求得a a1、a a2和a a3)cos2cos2cos21 (2d)sin2(dsin2d)sin2(dsin2432120332211aaaaaaaaannnnUttnUttnUttnUttnUadddddn(6-4) PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作236.2.1 6.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法 消去兩種特定頻率的諧波消去兩種特定頻率的諧波 在三相對(duì)稱(chēng)電路的線(xiàn)電壓中，相電壓所含的3次諧波相互

23、抵消，可考慮消去5次和7次諧波，得如下聯(lián)立方程： 給定a1，解方程可得a1、a2和a3。a1變，a1、a2和a3也相應(yīng)改變0)7cos27cos27cos21 (720)5cos25cos25cos21 (52)cos2cos2cos21 (2321d7321d5321d1aaaaaaaaaUaUaUa(6-5) PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作246.2.1 6.2.1 計(jì)算法和調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法一般，在輸出電壓半周期內(nèi)器件通

24、、斷各k次，考慮PWM波四分之一周期對(duì)稱(chēng)，k個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻可控，除用一個(gè)控制基波幅值，可消去k1個(gè)頻率的特定諧波k越大，開(kāi)關(guān)時(shí)刻的計(jì)算越復(fù)雜除計(jì)算法和調(diào)制法外，還有跟蹤控制方法，在6.3節(jié)介紹 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作256.2.2 異步調(diào)制和同步調(diào)制異步調(diào)制和同步調(diào)制v 載波比載波比載波頻率fc與調(diào)制信號(hào)頻率fr之比，N= fc / frv 根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式分為異步調(diào)制異步調(diào)制和同步

25、調(diào)制同步調(diào)制1. 異步調(diào)制異步調(diào)制 異步調(diào)制異步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式 通常保持fc固定不變，當(dāng)fr變化時(shí)，載波比N是變化的 在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱(chēng)，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱(chēng) 當(dāng)fr較低時(shí)，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生的不利影響都較小 當(dāng)fr增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱(chēng)的影響就變大 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制

26、作制作制作266.2.2 異步調(diào)制和同步調(diào)制異步調(diào)制和同步調(diào)制2. 同步調(diào)制同步調(diào)制 同步調(diào)制同步調(diào)制N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步 基本同步調(diào)制方式，fr變化時(shí)N不變，信號(hào)波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定 三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱(chēng) 為使一相的PWM波正負(fù)半周鏡對(duì)稱(chēng)，N應(yīng)取奇數(shù) fr很低時(shí)，fc也很低，由調(diào)制帶來(lái)的諧波不易濾除 fr很高時(shí)，fc會(huì)過(guò)高，使開(kāi)關(guān)器件難以承受圖6-10ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2Ud2Ud圖6-10 同步調(diào)制三相PWM波形 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大

27、學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作276.2.2 異步調(diào)制和同步調(diào)制異步調(diào)制和同步調(diào)制 分段同步調(diào)制分段同步調(diào)制(圖圖6-11）把fr范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)保持N恒定，不同頻段N不同在fr高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過(guò)高在fr低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過(guò)低為防止fc在切換點(diǎn)附近來(lái)回跳動(dòng)，采用滯后切換的方法同步調(diào)制比異步調(diào)制復(fù)雜，但用微機(jī)控制時(shí)容易實(shí)現(xiàn)可在低頻輸出時(shí)采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時(shí)切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，和分段同步方式效果接近 PE N

28、E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作286.2.3 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法v 按SPWM基本原理，自然采樣法自然采樣法v 要求解復(fù)雜的超越方程，難以在實(shí)時(shí)控制中在線(xiàn)計(jì)算，工程應(yīng)用不多 規(guī)則采樣法特點(diǎn)規(guī)則采樣法特點(diǎn)工程實(shí)用方法，效果接近自然采樣法，計(jì)算量小得多圖6-12ucuOturTcADBOtuotAtDtB22圖6-12 規(guī)則采樣法 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電

29、力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作296.2.3 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法原理規(guī)則采樣法原理圖6-12，三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期Tc自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合規(guī)則采樣法使兩者重合，每個(gè)脈沖的中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為對(duì)稱(chēng)，使計(jì)算大為簡(jiǎn)化在三角波的負(fù)峰時(shí)刻tD對(duì)正弦信號(hào)波采樣得D點(diǎn)，過(guò)D作水平直線(xiàn)和三角波分別交于A、B點(diǎn)，在A點(diǎn)時(shí)刻tA和B點(diǎn)時(shí)刻tB控制開(kāi)關(guān)器件的通斷脈沖寬度 和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與

30、新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作306.2.3 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo)規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo) 正弦調(diào)制信號(hào)波 式中，a稱(chēng)為調(diào)制度調(diào)制度，0a1；r為信號(hào)波角頻率。從圖6-12得 因此可得 三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度taursinr2/22/sin1cDrTta)sin1 (2DrctaT)sin1 (421DrcctaTT(6-6)(6-7) PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心(

31、 ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作316.2.3 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法 三相橋逆變電路的情況三相橋逆變電路的情況三角波載波公用，三相正弦調(diào)制波相位依次差120同一三角波周期內(nèi)三相的脈寬分別為U、V和W，脈沖兩邊的間隙寬度分別為U、V和W，同一時(shí)刻三相調(diào)制波電壓之和為零，由式(6-6)得 (6-8) 由式(6-7)得 (6-9) 利用以上兩式可簡(jiǎn)化三相SPWM波的計(jì)算23cWVUT43c W V UT PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPE

32、NEC) ) )制作制作制作326.2.4 PWM逆變電路的諧波分析逆變電路的諧波分析v 使用載波對(duì)正弦信號(hào)波調(diào)制，產(chǎn)生了和載波有關(guān)的諧波分量v 諧波頻率和幅值是衡量PWM逆變電路性能的重要指標(biāo)之一v 分析雙極性SPWM波形v 同步調(diào)制可看成異步調(diào)制的特殊情況，只分析異步調(diào)制方式 分析方法分析方法不同信號(hào)波周期的PWM波不同，無(wú)法直接以信號(hào)波周期為基準(zhǔn)分析以載波周期為基礎(chǔ)，再利用貝塞爾函數(shù)推導(dǎo)出PWM波的傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá)式分析過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，結(jié)論卻簡(jiǎn)單而直觀(guān) PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心(

33、( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作336.2.4 PWM逆變電路的諧波分析逆變電路的諧波分析 單相的分析結(jié)果單相的分析結(jié)果 圖6-13，不同a時(shí)單相橋式PWM逆變電路輸出電壓頻譜圖 諧波角頻率為 (6-10) 式中，n=1,3,5,時(shí)，k=0,2,4, ；n=2,4,6,時(shí)，k=1,3,5, rckn1002+-1234+-02+-4+-01+-3+-5+-諧波振幅圖6-13角頻率(nc +kr)0.20.40.60.81.01.21.4kna=1.0a=0.8a=0.5a=0PWM波中不含低次諧波，只含c及其附近的諧波以及 2c、3c等及其附近的諧波圖6-13 單相P

34、WM橋式逆變電路輸出電壓頻譜圖 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作346.2.4 PWM逆變電路的諧波分析逆變電路的諧波分析 三相的分析結(jié)果三相的分析結(jié)果 公用載波信號(hào)時(shí)的情況 輸出線(xiàn)電壓中的諧波角頻率為 式中，n=1,3,5,時(shí)， k=3(2m1)1，m=1,2,； n=2,4,6,時(shí)， 圖6-14，輸出線(xiàn)電壓頻譜圖。, 2 , 116, 1 , 016mmmmk1002+-1234+-02+-4+-01+-3+-5+-諧波振幅圖

35、6-140.20.40.60.81.01.2kna=1.0a=0.8a=0.5a=0角頻率 (nc +kr)圖6-14 三相橋式PWM逆變電路輸出線(xiàn)電壓頻譜圖(6-11) rcknPE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作356.2.4 PWM逆變電路的諧波分析逆變電路的諧波分析 和單相比較(圖6-13)，共同點(diǎn)是都不含低次諧波，一個(gè)較顯著的區(qū)別是載波角頻率c整數(shù)倍的諧波沒(méi)有了，諧波中幅值較高的是是c2r和2cr SPWM波中諧波主要是角頻

36、率為c、2c及其附近的諧波，很容易濾除 當(dāng)調(diào)制信號(hào)波不是正弦波時(shí)，諧波由兩部分組成：一部分是對(duì)信號(hào)波本身進(jìn)行諧波分析所得的結(jié)果，另一部分是由于信號(hào)波對(duì)載波的調(diào)制而產(chǎn)生的諧波。后者的諧波分布情況和SPWM波的諧波分析一致 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作366.2.5 提高直流電壓利用率和減少提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)開(kāi)關(guān)次數(shù)v 直流電壓利用率直流電壓利用率逆變電路輸出交流電壓基波最大幅值U1m和直流電壓Ud之比v 提高直流電

37、壓利用率可提高逆變器的輸出能力v 減少器件的開(kāi)關(guān)次數(shù)可以降低開(kāi)關(guān)損耗v 正弦波調(diào)制的三相PWM逆變電路，調(diào)制度a為1時(shí)，輸出線(xiàn)電壓的基波幅值為 ，直流電壓利用率為0.866，實(shí)際還更低 梯形波調(diào)制方法的思路梯形波調(diào)制方法的思路 采用梯形波作為調(diào)制信號(hào)，可有效提高直流電壓利用率 當(dāng)梯形波幅值和三角波幅值相等時(shí)，梯形波所含的基波分量幅值更大dU)2/3( PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作376.2.5 提高直流電壓利用率和減提高直流電

38、壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)少開(kāi)關(guān)次數(shù) 梯形波調(diào)制方法的原理及波形梯形波調(diào)制方法的原理及波形 梯形波的形狀用三角化率三角化率s=Ut/Uto描述，Ut為以橫軸為底時(shí)梯形波的高，Uto為以橫軸為底邊把梯形兩腰延長(zhǎng)后相交所形成的三角形的高s=0時(shí)梯形波變?yōu)榫匦尾ǎ瑂=1時(shí)梯形波變?yōu)槿遣?梯形波含低次諧波，PWM波含同樣的低次諧波 低次諧波（不包括由載波引起的諧波）產(chǎn)生的波形畸變率為圖6-15ucurUurVurWuuUNOtOtOtOtuVNuUV圖6-15 梯形波為調(diào)制信號(hào)的PWM控制 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電

39、子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作386.2.5 提高直流電壓利用率和減提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)少開(kāi)關(guān)次數(shù) 圖6-16，和U1m /Ud隨s 變化的情況 圖6-17，s變化時(shí)各次諧波分量幅值Unm和基波幅值U1m之比s = 0.4時(shí)，諧波含量也較少，約為3.6%，直流電壓利用率為1.03，綜合效果較好 梯形波調(diào)制的缺點(diǎn)：輸出波形中含5次、7次等低次諧波00.20.40.60.81.0s圖6-160.20.40.60.81.01.2U1mUd,UdU1m圖6-16 s變化時(shí)的和直流電壓利用率 0.20.40.60.81.0s圖6-175r

40、00.10.27r11r13rU1mUnm圖6-17 s變化時(shí)的各次諧波含量 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作396.2.5 提高直流電壓利用率和提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)減少開(kāi)關(guān)次數(shù) 線(xiàn)電壓控制方式（疊加線(xiàn)電壓控制方式（疊加3次諧波）次諧波）對(duì)兩個(gè)線(xiàn)電壓進(jìn)行控制，適當(dāng)?shù)乩枚嘤嗟囊粋€(gè)自由度來(lái)改善控制性能目標(biāo)使輸出線(xiàn)電壓不含低次諧波的同時(shí)盡可能提高直流電壓利用率，并盡量減少器件開(kāi)關(guān)次數(shù)圖6-18ucur1uOturur1uO

41、tur3圖6-18 疊加3次諧波的調(diào)制信號(hào) PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作406.2.5 提高直流電壓利用率和提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)減少開(kāi)關(guān)次數(shù) 直接控制手段仍是對(duì)相電壓進(jìn)行控制，但控制目標(biāo)卻是線(xiàn)電壓 相對(duì)線(xiàn)電壓控制方式，控制目標(biāo)為相電壓時(shí)稱(chēng)為相電壓相電壓控制方式控制方式 在相電壓調(diào)制信號(hào)中疊加3次諧波，使之成為鞍形波，輸出相電壓中也含3次諧波，且三相的三次諧波相位相同。合成線(xiàn)電壓時(shí)，3次諧波相互抵消，線(xiàn)電壓為正弦波

42、鞍形波的基波分量幅值大 除疊加3次諧波外，還可疊加其他3倍頻的信號(hào)，也可疊加直流分量，都不會(huì)影響線(xiàn)電壓 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作416.2.5 提高直流電壓利用率和提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)減少開(kāi)關(guān)次數(shù) 線(xiàn)電壓控制方式（疊加線(xiàn)電壓控制方式（疊加3倍次諧波和直流分量）倍次諧波和直流分量）（圖圖6-19） 疊加up，既包含3倍次諧波，也包含直流分量，up大小隨正弦信號(hào)的大小而變化 設(shè)三角波載波幅值為1，三相調(diào)制信號(hào)的正弦

43、分別為urU1、urV1和urW1，并令 (6-12) 則三相的調(diào)制信號(hào)分別為1),min(rW1rV1rU1puuuuprW1rWprV1rVprU1rUuuuuuuuuu(6-13) PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作426.2.5 提高直流電壓利用率和提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù)減少開(kāi)關(guān)次數(shù) 不論urU1、urV1和urW1幅值的大小，urU、urV、urW總有1/3周期的值和三角波負(fù)峰值相等。在這1/3周期中，不對(duì)調(diào)制信

44、號(hào)值為-1的相進(jìn)行控制，只對(duì)其他兩相進(jìn)行控制，這種控制方式稱(chēng)為兩相控制方式兩相控制方式 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) （1）在1/3周期內(nèi)器件不動(dòng)作，開(kāi)關(guān)損耗減少1/3 （2）最大輸出線(xiàn)電壓基波幅值為Ud，直流電壓利用率 提高 （3）輸出線(xiàn)電壓不含低次諧波，優(yōu)于梯形波調(diào)制方式 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作436.2.6 PWM逆變電路的多重化逆變電路的多重化v PWM多重化逆變電路，一般目的：提高等效開(kāi)關(guān)頻率、減少開(kāi)關(guān)損耗、減少和載波有關(guān)的諧波分

45、量v PWM逆變電路多重化聯(lián)結(jié)方式有變壓器方式和電抗器方式 利用電抗器聯(lián)接的二重利用電抗器聯(lián)接的二重PWM逆變電路逆變電路（圖6-20，圖 6-21)） 兩個(gè)單元的載波信號(hào)錯(cuò)開(kāi)180 輸出端相對(duì)于直流電源中點(diǎn)N的電壓uUN=(uU1N+uU2N)/2，已變?yōu)閱螛O性PWM波圖6-20NU1V1W1U2V2W2uUuVuWUVW2Ud2Ud圖6-20 二重PWM型逆變電路 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作446.2.6 PWM逆變電路

46、的多重化逆變電路的多重化 輸出線(xiàn)電壓共有0、(1/2)Ud、Ud五個(gè)電平，比非多重化時(shí)諧波有所減少 電抗器上所加電壓頻率為載波頻率，比輸出頻率高得多，只要很小的電抗器就可以了 輸出電壓所含諧波角頻率仍可表示為nc+kr，但其中n為奇數(shù)時(shí)的諧波已全被除去，諧波最低頻率在2c附近，相當(dāng)于電路的等效載波頻率提高一倍圖6-21Ud- UdOurUurVuc2uc1tuUVuOtOtOtOtOtuU1NuU2NuUNuVN2Ud2Ud圖6-21 二重PWM型逆變電路輸出波形 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研

47、究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作456.3 PWM跟蹤控制技術(shù)跟蹤控制技術(shù)vPWM波形生成的第三種方法跟蹤控制跟蹤控制 方法方法v把希望輸出的波形作為指令信號(hào)，把實(shí)際波 形作為反饋信號(hào)，通過(guò)兩者的瞬時(shí)值比較來(lái) 決定逆變電路各開(kāi)關(guān)器件的通斷，使實(shí)際的 輸出跟蹤指令信號(hào)變化v常用的有滯環(huán)比較方式滯環(huán)比較方式和三角波比較方式三角波比較方式 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作466.3.1 滯環(huán)比較方式滯

48、環(huán)比較方式v電流跟蹤控制應(yīng)用最多v基本原理基本原理把指令電流i*和實(shí)際輸出電流i的偏差i*-i作為滯環(huán)比較 器的輸入通過(guò)比較器的輸出控制器件V1和V2的通斷V1（或VD1）通時(shí)，i增大V2（或VD2）通時(shí)，i減小通過(guò)環(huán)寬為2DI的滯環(huán)比較器的控制，i就在i*+D DI和i*-D DI的范圍內(nèi)，呈鋸齒狀地跟蹤指令電流i* PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作476.3.1 滯環(huán)比較方式滯環(huán)比較方式v 參數(shù)的影響參數(shù)的影響 滯環(huán)環(huán)寬對(duì)跟蹤

49、性能的影響：環(huán)寬過(guò)寬時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率低，跟蹤誤差大；環(huán)寬過(guò)窄時(shí)，跟蹤誤差小，但開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高，開(kāi)關(guān)損耗增大 電抗器L的作用：L大時(shí)，i的變化率小，跟蹤慢 L小時(shí)，i的變化率大，開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高負(fù)載L+圖6-22-iii*VD1VD2V1V22Ud2UdO圖6-23tiii*+DIi*-DIi*圖6-22 滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉例圖6-23 滯環(huán)比較方式的指令電流和輸出電流 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作486.3.1 滯環(huán)比較方式滯環(huán)

50、比較方式v三相的情況三相的情況圖6-24+-iUi*UV4+-iVi*V+-iWi*WV1V6V3V2V5UdUVW圖6-25Oti*UOtuABiUi圖6-25 三相電流跟蹤型PWM逆變電路輸出波形圖6-24 三相電流跟蹤型PWM逆變電路 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作496.3.1 滯環(huán)比較方式滯環(huán)比較方式v采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型PWM變流電路變流電路有如下特點(diǎn)有如下特點(diǎn) （1）硬件電路簡(jiǎn)單

51、 （2）實(shí)時(shí)控制，電流響應(yīng)快 （3）不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波 （4）和計(jì)算法及調(diào)制法相比，相同開(kāi)關(guān)頻率時(shí)輸出電 流中高次諧波含量多 （5）閉環(huán)控制，是各種跟蹤型PWM變流電路的共同特點(diǎn) PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作506.3.1 滯環(huán)比較方式滯環(huán)比較方式v采用滯環(huán)比較方式實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制采用滯環(huán)比較方式實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制 把指令電壓u*和輸出電壓u進(jìn)行比較，濾除偏差信號(hào)中的諧波，濾波器的輸出送入滯環(huán)比較器，由比

52、較器輸出控制開(kāi)關(guān)器件的通斷，從而實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制圖6-26濾波器+-uu*u2Ud2Ud圖6-26 電壓跟蹤控制電路舉例 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作516.3.1 滯環(huán)比較方式滯環(huán)比較方式 和電流跟蹤控制電路相比，只是把指令和反饋信號(hào)從電流變?yōu)殡妷?輸出電壓PWM波形中含大量高次諧波，必須用適當(dāng)?shù)臑V波器濾除 u*=0時(shí)，輸出電壓u為頻率較高的矩形波，相當(dāng)于一個(gè)自勵(lì)振蕩電路 u*為直流信號(hào)時(shí)，u產(chǎn)生直流偏移，變?yōu)檎?fù)脈沖寬度不

53、等，正寬負(fù)窄或正窄負(fù)寬的矩形波 u*為交流信號(hào)時(shí)，只要其頻率遠(yuǎn)低于上述自勵(lì)振蕩頻率，從u中濾除由器件通斷產(chǎn)生的高次諧波后，所得的波形就幾乎和u* 相同，從而實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作526.3.2 三角波比較方式三角波比較方式v基本原理基本原理 不是把指令信號(hào)和三角波直接進(jìn)行比較，而是通過(guò)閉環(huán)來(lái)進(jìn)行控制 把指令電流i*U、i*V和i*W和實(shí)際輸出電流iU、iV、iW進(jìn)行比較，求出偏差，通過(guò)放大器A放大后，再

54、去和三角波進(jìn)行比較，產(chǎn)生PWM波形 放大器A通常具有比例積分特性或比例特性，其系數(shù)直接影響電流跟蹤特性 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作536.3.2 6.3.2 三角波比較方式三角波比較方式v特點(diǎn)特點(diǎn) 開(kāi)關(guān)頻率固定，等于載波頻率，高頻濾波器設(shè)計(jì)方便 為改善輸出電壓波形，三角波載波常用三相三角波載波 和滯環(huán)比較控制方式相比，這種控制方式輸出電流所含的諧波少圖6-27負(fù)載+-iUi*U+-iVi*V+-iWi*WUdC+-C+-C+

55、-三相三角波發(fā)生電路AAA圖6-27 三角波比較方式電流跟蹤型逆變電路 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作546.3.2 三角波比較方式三角波比較方式v 定時(shí)比較方式定時(shí)比較方式 不用滯環(huán)比較器，而是設(shè)置一個(gè)固定的時(shí)鐘 以固定采樣周期對(duì)指令信號(hào)和被控制變量進(jìn)行采樣，根據(jù)偏差的極性來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件通斷 在時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)的時(shí)刻，如i i*，V1斷，V2通，使i減小 每個(gè)采樣時(shí)刻的控制作用都使實(shí)際電流與指令電流的誤差減小 采用定時(shí)比較方式時(shí)，

56、器件的最高開(kāi)關(guān)頻率為時(shí)鐘頻率的1/2 和滯環(huán)比較方式相比，電流控制誤差沒(méi)有一定的環(huán)寬，控制的精度低一些 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作556.4 PWM整流電路及其控制方法整流電路及其控制方法 實(shí)用的整流電路幾乎都是晶閘管整流或二極管整流 晶閘管相控整流電路：輸入電流滯后于電壓，且其中諧波分量大，因此功率因數(shù)很低 二極管整流電路：雖位移因數(shù)接近1，但輸入電流中諧波分量很大，所以功率因數(shù)也很低 把逆變電路中的SPWM控制技術(shù)用于整

57、流電路，就形成了PWM整流電路整流電路 控制PWM整流電路，使其輸入電流非常接近正弦波，且和輸入電壓同相位，功率因數(shù)近似為1，也稱(chēng)單位功單位功率因數(shù)變流器率因數(shù)變流器，或高功率因數(shù)整流器高功率因數(shù)整流器 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作566.4.1 PWM整流電路的工作原理整流電路的工作原理v PWM整流電路也可分為電壓型和電流型兩大類(lèi)，目前電壓型的較多1單相單相PWM整流電路整流電路圖6-28a和b分別為單相半橋單相半橋和全橋

58、全橋PWM整流電路半橋電路直流側(cè)電容必須由兩個(gè)電容串聯(lián)，其中點(diǎn)和交流電源連接全橋電路直流側(cè)電容只要一個(gè)就可以交流側(cè)電感Ls包括外接電抗器的電感和交流電源內(nèi)部電感，是電路正常工作所必須的a)負(fù)載b)圖6-28usLsisRsV1V2V4V3ABVD3VD1VD2VD4+udusLsRsV1V2VD1VD2ud負(fù)載C1C2圖6-28 單相PWM整流電路a) 單相半橋電路 b) 單相全橋電路 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作576.4.

59、1 PWM整流電路的工作原理整流電路的工作原理 單相全橋單相全橋PWM整流電路的工作原理整流電路的工作原理正弦信號(hào)波和三角波相比較的方法對(duì)圖6-28b中的V1V4進(jìn)行SPWM控制，就可以在橋的交流輸入端AB產(chǎn)生一個(gè)SPWM波uABuAB中含有和正弦信號(hào)波同頻率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波載波有關(guān)的頻率很高的諧波，不含有低次諧波由于Ls的濾波作用，諧波電壓只使is產(chǎn)生很小的脈動(dòng)當(dāng)正弦信號(hào)波頻率和電源頻率相同時(shí)，is也為與電源頻率相同的正弦波us一定時(shí)，is幅值和相位僅由uAB中基波uABf的幅值及其與us的相位差決定改變uABf的幅值和相位，可使is和us同相或反相，is比us超前90，

60、或使is與us相位差為所需角度 PE N E C西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心( ( (PENECPENECPENEC) ) )制作制作制作586.4.1 PWM整流電路的工作原理整流電路的工作原理 相量圖相量圖（圖6-29）a： 滯后 相角 ， 和 同相，整流狀態(tài)，功率因數(shù)為1。PWM整流電路最基本的工作狀態(tài)b： 超前 相角 ， 和 反相，逆變狀態(tài)，說(shuō)明PWM整流電路可實(shí)現(xiàn)能量正反兩個(gè)方向的流動(dòng)，這一特點(diǎn)對(duì)于需再生制動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)很重要c： 滯后 相角， 超前 90，電路向交流電源送出無(wú)功功率，