【正文】 其基本原理和SPWM控制相同 ， 也基于等效面積原理 PWM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 計(jì)算法和調(diào)制法 ?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 ?輸出波形作調(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性關(guān)系且左右對(duì)稱 ?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 ? 控制規(guī)律 ? 輸出電壓 uo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 Ud ? V4關(guān)斷時(shí) ， 負(fù)載電流通過 V1和 VD3續(xù)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 ， 仍有 uo=Ud IGBT單相橋式電壓型逆變電路 ?結(jié)合 IGBT單相橋式電壓型逆變電路對(duì)調(diào)制法進(jìn)行說明 工作時(shí) V1和 V2通斷互補(bǔ)， V3和 V4通斷也互補(bǔ) 信號(hào)波載波圖6 4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoR Luruc? 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 ， 仍有 uo=Ud ? V4關(guān)斷 V3開通后 ， 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)?， V3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 Luruc? 在 ur和 uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制 IGBT的通斷 ? ur正半周 ， V1保持通 ， V2保持?jǐn)? ? 當(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 ， V1保持?jǐn)?， V2保持通 ? 當(dāng) uruc時(shí)使 V3通 ， V4斷 ， uo=Ud ? 當(dāng) uruc時(shí)使 V3斷 ， V4通 ， uo=0 ? 虛線 uof表示 uo的基波分量 圖6 5urucuO? tO? tuouofuoUd Ud圖 75 單極性 PWM控制方式波形 信號(hào)波載波圖6 4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoR Luruc單極性 PWM控制方式（單相橋逆變） 雙極性 PWM控制方式（單相橋逆變） ?在 ur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 177。C+C+urUurVurW2Ud2Ud圖 77 三相橋式 PWM型逆變電路 三相橋式逆變電路 ?U相的控制規(guī)律 圖6 8ucurUurVurWuuU N 39。 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) 1和 3或 4和 6通時(shí) ， uUV=0 ? 輸出線電壓 PWM波由 177。uV N 39。 ?該波形的 an為 根據(jù)需要確定 a1的值，再令兩個(gè)不同的an=0，就可建三個(gè)方程，求得 ? ?2和 ?3 圖6 9O? tuoUd Ud2 ??a1a2a3式中 n=1,3,5,… ???????????????????????0)7c o s27c o s27c o s21(720)5c o s25c o s25c o s21(52)c o s2c o s2c o s21(2321d7321d5321d1????????????UaUaUa(75) ? 在三相對(duì)稱電路的線電壓中 ,相電壓所含的 3次諧波相互抵消，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 ? ?2和 ?3。2Ud?2Ud圖 710 同步調(diào)制三相 PWM波形 ? 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 ， 和分段同步方式效果接近 分段同步調(diào)制 (圖 711） 00 . 40 . 81 . 21 . 62 . 02 . 410 20 30 40 50 60 70 802011479969 45 3321圖6 1 1fr / H zfc /kHz?把 fr范圍劃成若干個(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，使載波頻率不致過高 ?在 fr低的頻段采用較高的 N，使載波頻率不致過低 ?為防止 fc在切換點(diǎn)附近來回跳動(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) 規(guī)則采樣法 ?按 SPWM基本原理 ， 在正弦波和三角波交點(diǎn)控制功率開關(guān)期間的通斷 , 這種生成 PWM波形的方法 自然采樣法 ?要求解復(fù)雜的超越方程 ， 難以在實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)算 ， 工程應(yīng)用不多 圖6 1 2ucuO turTcA DBO tuotAtDtB? ?? 39。2?2??圖 712，三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期 Tc ?自然采樣法 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，使計(jì)算大為簡(jiǎn)化 ?規(guī)則采樣法原理 ?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 D作水平直線和三角波分別交于 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 ? 規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo) tau rs inr ??2/22/s i n1cDrTta ????)s i n1(2 Drc taT ?? ??? ? )s i n1(42139。從圖得 因此可得 三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度 ? 三角波載波公用 ， 三相正弦調(diào)制波相位依次差 120176。 c W V UT??? ????三相橋逆變電路的情況 ? ? )s i n1(42139。 ?r ? SPWM波中諧波主要是角頻率為 ?c、 2?c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。 合成線電壓時(shí) ， 3次諧波相互抵消 ， 線電壓為正弦波 ? 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)影響線電壓 圖6 1 8ucur1uO? turur1uO ? tur3p r U 1 r V 1 r W 1m in( , , ) 1u u u u? ? ?r U r U 1 pr V r V 1 pr W r W 1 pu u uu u uu u u?????? ??????線電壓控制方式 （疊加 3倍次諧波和直流分量） ?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)的正弦分別為 urU urV1和 urW1，并令 ?則三相的調(diào)制信號(hào)分別為 圖6 1 9ucur U 1ur V 1ur W 1uuU N 39。 在這1/3周期中 ， 不對(duì)調(diào)制信號(hào)值為 1的相進(jìn)行控制 ， 只對(duì)其他兩相進(jìn)行控制 ， 這種控制方式稱為兩相控制方式 ? 優(yōu)點(diǎn) （ 1） 在 1/3周期內(nèi)器件不動(dòng)作 ，開關(guān)損耗減少 1/3