電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)陳伯時(shí)6-4變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制pwm技術(shù)(已修改)
2025-05-26 15:48 本頁面
【正文】 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 1 變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù) 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 2 早期六拍階梯逆變器存在的主要問題 ?采用半控式的晶閘管 ?開關(guān)頻率較低 ?主電路兩個(gè)變流器需要協(xié)調(diào)控制。 ?電壓（直流環(huán)節(jié)）變化動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。 ?交流輸入側(cè)功率因數(shù)差。 ?逆變器輸出諧波分量大。 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 3 逆變器一個(gè)工作周期中，其開關(guān)元件根據(jù)目標(biāo)函數(shù)要求按一定規(guī)律作多次開工作，稱為 基于 PWM控制技術(shù)的逆變器 。 前提：全控式電力電子開關(guān)的出現(xiàn) 解決途徑 ?應(yīng)用 PWM控制技術(shù)。 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 4 控制目標(biāo) ?電壓正弦波 SPWM ?電流正弦波 CHBPWM ?消除指定次數(shù)諧波 SHEPWM ?圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) SVPWM 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 5 正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)技術(shù) 1. PWM調(diào)制原理 以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波（ Carrier wave），并用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波（ Modulation wave）， 當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，由它們的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻 ，從而獲得在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波。 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 6 2. PWM逆變器主電路及輸出波形 三相橋式 PWM逆變器主電路原理圖 調(diào)制 電路 V 1 V 2 V 3 V 4 VD 1 VD 2 VD 3 VD 4 u c V 6 VD 6 V 5 VD 5 V U W N N39。 C + C + u rU u rV u rW 2 U d 2 U d VT1 VT4 VT3 VT6 VT5 VT2 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 7 三相橋式 PWM逆變器的雙極性 SPWM波形 w1 t O O O O Ud 2 Ud 2 w1 t w1 t w1 t w1 t ura urb urc ut uAO’ Ud 2 Ud 2 Ud 2 Ud Ud 2 Ud uCO’ uBO’ uAB 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 8 在模擬電子電路中，采用正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器和比較器來實(shí)現(xiàn)上述的 SPWM控制； 改成數(shù)字控制后，開始時(shí)只是把同樣的方法數(shù)字化，稱作“自然采樣法” 。自然采樣法的運(yùn)算比較復(fù)雜，在工程上更實(shí)用的是簡(jiǎn)化后的“規(guī)則采樣法”。 由于 PWM變壓變頻器的應(yīng)用非常廣泛，已制成多種專用集成電路芯片作為 SPWM信號(hào)的發(fā)生器，后來更進(jìn)一步把它做在微機(jī)芯片里面，生產(chǎn)出多種帶 PWM信號(hào)輸出口的電機(jī)控制用的 8位、 16位微機(jī)和 DSP芯片。 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 9 消除指定次數(shù)諧波的 PWM(SHEPWM) 控制技術(shù) 脈寬調(diào)制（ PWM）的目的是使變壓變頻器輸出的電壓波形盡量接近正弦波，減少諧波，以滿足交流電機(jī)的需要。要達(dá)到這一目的，除了上述采用正弦波調(diào)制三角波的方法以外，還可以采用直接計(jì)算下圖中各脈沖起始與終了相位 ?1, ?2,… , ?2m的方法，以消除指定次數(shù)的諧波，構(gòu)成近似正弦的 PWM波形（ Selected Harmonics Elimination PWM― SHEPWM）。 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 10 ?特定諧波消去法的輸出波形 圖 621變壓變頻器輸出的相電壓 PWM波形 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電力傳動(dòng)控制系統(tǒng) 11 對(duì)圖 621的 PWM波形作傅氏分析可知 ， 其k次諧波相電壓幅值的表達(dá)式為 （ 626） 式中 Ud― 變壓變頻器直流側(cè)電壓； ?i― 以相位角表示的 PWM波形第 i個(gè)起始或終了時(shí)刻 。
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