正弦脈寬調(diào)制(spwm)控制-全文預(yù)覽
【正文】 同步調(diào)制，可保持輸出波形對(duì)稱的優(yōu)點(diǎn)，但頻率降低較多時(shí)，如果仍保持載波比n不變，輸出電壓諧波將會(huì)增大。這樣輸出電壓半波內(nèi)的矩形脈沖數(shù)可隨輸出頻率的降低而增加，從而減少負(fù)載電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與噪聲，改善了系統(tǒng)的低頻工作性能。但是，當(dāng)輸出頻率很低時(shí)，由于相鄰兩脈沖間的間距增大，諧波會(huì)顯著增加，使負(fù)載電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較強(qiáng)的噪聲，這是同步調(diào)制方式的主要缺點(diǎn)。 同步調(diào)制與異步調(diào)制在實(shí)行spwm時(shí)，視載波比n的變化與否，有同步調(diào)制與異步調(diào)制之分。在脈寬調(diào)制時(shí)，若n為偶數(shù)，調(diào)制信號(hào)的幅值urm與三角載波相交的兩點(diǎn)恰好是一個(gè)脈沖的間歇。定義載波頻率ft與參考調(diào)制波頻率fr之比為載波比n(carrier ratio)，即 (311)相對(duì)于前述spwm波形半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù) n來說，應(yīng)有n=2n?！∶}寬調(diào)制的制約條件根據(jù)脈寬調(diào)制的特點(diǎn)，逆變器主電路的功率開關(guān)器件在其輸出電壓半周內(nèi)要開關(guān)n次。當(dāng)然，這個(gè)結(jié)論是在作出前述的近似條件下得到的，即n不太少，sinπ/2n≈π/2n，且sinδi/2≈δi/2。在圖35中，由于在原點(diǎn)處三角波是從負(fù)的頂點(diǎn)開始出現(xiàn)的，所以第i個(gè)脈沖中心點(diǎn)的相位應(yīng)為 (35)于是，第i個(gè)脈沖的起始相位為終了相位為其中δi是第i個(gè)脈沖的寬度。圖35 三相橋式pwm逆變器的雙極性spwm波形圖520中的uao`、ubo`與uco`是逆變器輸出端a、b、c分別與直流電源中點(diǎn)o`之間的電壓，o`點(diǎn)與負(fù)載的零點(diǎn)o并不一定是等電位的，uao`等并不代表負(fù)載上的相電壓。同理，圖35c的ub0’=f(t)是由vt3和vt6交替導(dǎo)通得到的，圖35d的uc0’=f(t)是由vt5和vt2交替導(dǎo)通得到的。如果讓同一橋臂上、下兩個(gè)開關(guān)器件互補(bǔ)地導(dǎo)通與關(guān)斷，則輸出脈沖在“正”和“負(fù)”之間變化，就得到雙極式的spwm波形。例如：當(dāng)a相的調(diào)制波電壓ura高于載波電壓ut時(shí)，使開關(guān)器件vt1導(dǎo)通，輸出正的脈沖電壓(見圖34b)；當(dāng)ura低于ut時(shí)，使vt1關(guān)斷，輸出電壓下降為零。整個(gè)逆變器由三相不可控整流器供電，所提供的直流恒值電壓為ud。例如，把正弦半波分作n等分(在圖32中，n=9)，把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個(gè)與此面積相等的矩形脈沖來代替，矩形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等分的中點(diǎn)相重合，這樣就形成spwm波形。圖中，在一個(gè)正弦半波上分割出多個(gè)等寬不等幅的波形(假設(shè)分出的波形數(shù)目n=12)，如果每一個(gè)矩形波的面積都與相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)正弦波的面積相等，則這一系列矩形波的合成面積就等于正弦波的面積，也即有等效的作用。+正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制20100918圖31 與正弦波等效的等寬不等幅矩形脈沖波序列 正弦脈寬調(diào)制原理一個(gè)連續(xù)函數(shù)是可以用無限多個(gè)離散函數(shù)逼近或替代的，因而可以設(shè)想用多個(gè)不同幅值的矩形脈沖波來替代正弦波，如圖31所示。從這點(diǎn)出發(fā)，設(shè)想把上述一系列等寬不等幅的矩形波用一系列等幅不等寬的矩形脈沖波來替代(見圖32)，只要每個(gè)脈沖波的面積都相等，也應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)與正弦波等效的功能，稱作正弦脈寬調(diào)制(spwm)波形。圖32 spwm波形圖33是spwm變壓變頻器主電路的原理圖，圖中vt1~vt6是逆變器的六個(gè)全控型功率開關(guān)器件，它們各有一個(gè)續(xù)流二極管(vd1~vd6)和它反并聯(lián)接。當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)(見圖34a)，其交點(diǎn)決定了逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻。a)正弦調(diào)制波與三角載波b) 輸出的spwm波圖34 單極式脈寬調(diào)制波的形成上述單極式spwm波形在半周內(nèi)的脈沖電壓只在“正”(或“負(fù)”)和“零”之間變化，主電路每相只有一個(gè)開關(guān)器件反復(fù)通斷。所以a相電壓ua0’=f(t)是以+ud/2和－ud/2為幅值作正、負(fù)跳變的脈沖波形。ud和0三種電平構(gòu)成的。為了找出基波電壓，須將spwm
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