【文章內容簡介】 ? 39。2?2?正弦調制信號波 式中， a稱為調制度， 0≤a1；?r為信號波角頻率。從圖得 因此可得 三角波一周期內，脈沖兩邊間隙寬度 ? 三角波載波公用 ， 三相正弦調制波相位依次差 120176。 ? 同一三角波周期內三相的脈寬分別為 ?U、 ?V和 ?W，脈沖兩邊的間隙寬度分別為 ?’U、 ?’V和 ?’W， 同一時刻三相調制波電壓之和為零 ， 得 4339。39。39。 c W V UT??? ????三相橋逆變電路的情況 ? ? )s i n1(42139。 Drcc taTT ??? ????利用以上兩式可簡化三相 SPWM波的計算 23 cWVUT??? ???)s i n1(2 Drc taT ?? ?? PWM逆變電路的諧波分析 ? 使用載波對正弦信號波調制 ， 產生了和載波有關的諧波分量 ? 諧波頻率和幅值是衡量 PWM逆變電路性能的重要指標之一 ? 分析雙極性 SPWM波形 ? 同步調制可看成異步調制的特殊情況 ， 只分析異步調制方式 ?分析方法 ? 采用異步調制時 , 不同信號波周期的 PWM波不同 ， 無法直接以信號波周期為基準分析 ? 以載波周期為基礎 ， 再利用貝塞爾函數(shù)推導出 PWM波的傅里葉級數(shù)表達式 ? 分析過程相當復雜 ， 結論卻簡單而直觀 式中 ， n=1,3,5,… 時 ， k=0,2,4, … n=2,4,6,… 時 ， k=1,3,5, … rc ?? kn ?100 2+1 2 34+0 2+4+0 1+3+5+諧波振幅圖6 1 3角頻率 ( n ?c + k ?r? )0 . 20 . 40 . 60 . 81 . 01 . 21 . 4kna = 1 . 0a = 0 . 8a = 0 . 5a = 0?PWM波中不含低次諧波，只含 ?c及其附近的諧波以及 2?c、 3?c等及其附近的諧波 ?右圖，不同 a時單相橋式 PWM逆變電路輸出電壓頻譜圖 ?諧波角頻率為 ?單相的分析結果 ? 公用載波信號時的情況 ? 輸出線電壓中的諧波角頻率為 6 1 0 , 1 ,6 1 1 , 2 ,mmkmm????? ???100 2+1 2 34+0 2+4+0 1+3+5+諧波振幅圖6 1 40 . 20 . 40 . 60 . 81 . 01 . 2kna = 1 . 0a = 0 . 8a = 0 . 5a = 0角頻率 ( n ?c + k ?r?)圖 714 三相橋式 PWM逆變電路輸出線電壓頻譜圖 rc ?? kn ??三相的分析結果 ?圖給出不同調制度 ?時三相橋逆變電路 輸出線電壓頻譜圖 式中， n=1,3,5,… 時 , k=3(2m－ 1)177。 1, m=1,2,… ； n=2,4,6,… 時， ? 和單相比較 (圖 713)，共同點是都不含低次諧波，一個較顯著的區(qū)別是載波角頻率 ?c整數(shù)倍的諧波沒有了，諧波中幅值較高的是 ?c177。 2?r和 2?c177。 ?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 ? 當調制信號波不是正弦波時，諧波由兩部分組成：一部分是對信號波本身進行諧波分析所得的結果，另一部分是由于信號波對載波的調制而產生的諧波。后者的諧波分布情況和 SPWM波的諧波分析一致 提高直流電壓利用率和減少開關次數(shù) ? 梯形波調制方法的思路 ? 采用梯形波作為調制信號 ， 可有效提高直流電壓利用率 ? 當梯形波幅值和三角波幅值相等時 ， 梯形波所含的基波分量幅值更大 ?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 ?提高直流電壓利用率可提高逆變器的輸出能力 ?減少器件的開關次數(shù)可以降低開關損耗 ?正弦波調制的三相 PWM逆變電路，調制度 a為 1時，輸出線電壓的基波幅值為 直流電壓利用率為 ，實際還更低 ( 3 / 2)dUut ut0 ? 梯形波的形狀用三角化率 s?=Ut/Uto描述 ， Ut為以橫軸為底時梯形波的高 ， Uto為以橫軸為底邊把梯形兩腰延長后相交所形成的三角形的高 ? s? =0時梯形波變?yōu)榫匦尾?，s?=1時梯形波變?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 ） 產生的波形畸變率為 ?? 圖6 1 5ucurUurVurWuuU N 39。O? tO? tO? tO? tuV N 39。uUV圖 715 梯形波為調制信號的 PWM控制 梯形波調制方法的原理及波形 ? 圖 716， ??和 U1m /Ud隨 s?變化的情況 ? 圖 717,s?變化時各次諧波分量幅值 Unm和基波幅值 U1m之比 ? s? = ，諧波含量也較少， ??約為 %，直流電壓利用率為 ，綜合效果較好 ? 梯形波調制的缺點：輸出波形中含 5次、 7次等低次諧波 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0?s圖6 1 60 . 20 . 40 . 60 . 81 . 01 . 2U1mUd,?UdU1m圖 716 s?變化時的 ??和直流電壓利用率 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0s圖6 1 75 ?r00 . 10 . 27 ?r11 ?r13 ?rU1mUnm圖 717 s?變化時的各次諧波含量 ? 線電壓控制方式 （ 疊加 3次諧波 ） ? 對兩個線電壓進行控制 ， 適當?shù)乩枚嘤嗟囊粋€自由度來改善控制性能 ? 目標 —— 使輸出線電壓不含低次諧波的同時盡可能提高直流電壓利用率 ， 并盡量減少器件開關次數(shù) ? 直接控制手段仍是對相電壓進行控制 ， 但控制目標卻是線電壓 ? 相對線電壓控制方式 ， 控制目標為相電壓時稱為相電壓控制方式 ? 在相電壓調制信號中疊加 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 。 合成線電壓時 ， 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，也可疊加直流分量，都不會影響線電壓 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大小隨正弦信號的大小而變化 ?設三角波載波幅值為 1，三相調制信號的正弦分別為 urU urV1和 urW1，并令 ?則三相的調制信號分別為 圖6 1 9ucur U 1ur V 1ur W 1uuU N 39。Ud UdOtOurUurVurWucOtOOOOtttttuV N 39。uW N 39。uUVu1 11 1 0 . 5uP2Ud?2Ud? 不論 urU urV1和 urW1幅值的大小 ， urU、 urV、 urW總有 1/3周期的值和三角波負峰值相等 。 在這1/3周期中 ， 不對調制信號值為 1的相進行控制 ， 只對其他兩相進行控制 ， 這種控制方式稱為兩相控制方式 ? 優(yōu)點 （ 1） 在 1/3周期內器件不動作 ，開關損耗減少 1/3 （ 2） 最大輸出線電壓基波幅值為 Ud， 直流電壓利用率提高 （ 3） 輸出線電壓不含低次諧波 ，優(yōu)于梯形波調制方式 圖6 1 9ucur U 1ur V 1ur W 1uuU N 39。Ud UdOtOurUurVurWucOtOOOOtttttuV N 39。uW N 39。uUVu1 11 1 0 . 5uP2Ud?2Ud PWM逆變電路的多重化 ? PWM多重化逆變電路 ， 一般目的：提高等效開關頻率 、 減少開關損耗 、 減少和載波有關的諧波分量 ? PWM逆變電路多重化聯(lián)結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 PWM逆變電路 ? 兩個單元的載波信號錯開 180176。 ? 輸出端相對于直流電源中點 N’的電壓 uUN’=(uU1N’+uU2N’)/2，已變?yōu)閱螛O性 PWM波 圖6 2 0N3