【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 法 規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo) 正弦調(diào)制信號(hào)波 tau rs inr w?三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度 ? ? )s i n1(42139。 Drcc taTT wdd ????(67) a稱為 調(diào)制度 ， 0≤a1； wr為信號(hào)波角頻率 從圖 612得 , 2/22/s i n1cDrTta ??dw)s i n1(2 Drc taT wd ?? (66) u c u O t u r T c A D B O t u o t A t D t B d d 39。 d 39。 2 d 2 d 圖 612 規(guī)則采樣法 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 33 三 . 規(guī)則采樣法 的情況 三角波載波公用，三相正弦調(diào)制波相位依次差 120176。 同一三角波周期內(nèi)三相的脈寬分別為 dU、 dV和 dW，脈沖兩邊的間隙寬度分別為 d180。U、 d180。 V和 d180。 W，同一時(shí)刻三相調(diào)制波電壓之和為零，由式 (66)得 由式 (67)得 23 cWVUT??? ddd4339。39。39。 c W V UT??? ddd利用以上兩式可簡(jiǎn)化三相 SPWM波的計(jì)算 (68) (69) 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 34 四 . PWM逆變電路的諧波分析 ? 使用載波對(duì)正弦信號(hào)波調(diào)制，會(huì)產(chǎn)生和載波有關(guān)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(biāo)之一。 ? 分析以 雙極性 SPWM波形為準(zhǔn)。 ? 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 ? 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。 ? 盡管分析過(guò)程復(fù)雜，但結(jié)論簡(jiǎn)單而直觀。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 35 四 . PWM逆變電路的諧波分析 c + k r ) 角頻率 ( n w w 1 0 0 2 + 1 2 3 4 + 0 2 + 4 + 0 1 + 3 + 5 + 諧波振幅 k n a = a = a = a = 0 圖 613，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 : 1 0 )(6rc ww kn ?式中， n=1,3,5,… 時(shí)， k=0,2,4, … ； n=2,4,6,… 時(shí)， k=1,3,5, … PWM波中不含低次諧波，只含 wc及其附近的諧波以及 2wc、 3wc等及其附近的諧波。 圖 613 單相 PWM橋式逆變電路輸出電壓頻譜圖 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 36 四 . PWM逆變電路的諧波分析 載波信號(hào)時(shí)的情況 輸出線電壓中的諧波角頻率為 1 1 )(6rc ww kn ?式中 ， n=1,3,5,… 時(shí) ， k=3(2m－ 1)177。 1，m=1,2,… ； n=2,4,6,… 時(shí) ， ????????。??,2,116,1,016mmmmk圖 614，不同 a時(shí)三相橋式 PWM逆變電路輸出電壓頻譜圖。 公用載波信號(hào)時(shí)的情況。 1 0 0 2 + 1 2 3 4 + 0 2 + 4 + 0 1 + 3 + 5 + k n a = a = a = a = 0 角頻率 ( n w c + k w r ) 圖 614 三相橋式 PWM逆變電路輸出線電壓頻譜圖 諧波振幅 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 37 四 . PWM逆變電路的諧波分析 三相和單相比較，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 wc整數(shù)倍的諧波沒(méi)有了，諧波中幅值較高的是 wc177。 2wr和 2wc177。 wr。 SPWM波中諧波主要是角頻率為 wc、 2wc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。 諧波分析小結(jié) 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 38 五 . 提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù) ? 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(kāi)關(guān)次數(shù)可以降低開(kāi)關(guān)損耗 。 ? 正弦波調(diào)制的三相 PWM逆變電路 ， 調(diào)制度 a為 1時(shí) ， 輸出線電壓的基波幅值為 ， 直流電壓利用率為 ， 實(shí)際還更低 。 ? 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(《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 39 u c u rU u rV u rW u u UN39。 O w t O w t O w t O w t u VN39。 u UV 五 . 提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù) 圖 615 梯形波為調(diào)制信號(hào)的 PWM控制 梯形波的形狀用 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?， s =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 d 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 40 五 . 提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù) 圖 616， d 和 U1m /Ud隨s 變化的情況。 圖 617， s 變化時(shí)各次諧波分量幅值 Unm和基波幅值 U1m之比。 U , d 0 d 1 m U d U d U 1m 圖 616 s 變化時(shí)的 d 和直流電壓利用率 s s 5 w r 0 7 w r 11 w r 13 w r U 1m U mn 圖 617 s 變化時(shí)的各次諧波含量 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 s = ，諧波含量也較少， 約為 %，直流電壓利用率為 ，綜合效果較好。 d《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 41 五 . 提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù) u u c r1 u O w t u r u r1 u O w t u r3 圖 618 疊加 3次諧波的調(diào)制信號(hào) 對(duì)兩個(gè)線電壓進(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)。 直接控制手段仍是對(duì)相電壓進(jìn)行控制，但控制目標(biāo)卻是線電壓 相對(duì)線電壓控制方式，控制目標(biāo)為相電壓時(shí)稱為 相電壓控制方式 。 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。 疊加三次諧波 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。合成線電壓時(shí)， 3次諧波相互抵消，線電壓為正弦波。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 42 五 . 提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù) （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 (612) 則三相的調(diào)制信號(hào)分別為 ???????????pr W 1rWpr V 1rVpr U 1rUuuuuuuuuu1),m i n ( rW 1rV 1rU 1p ??? uuuu圖6 19ucurU 1urV 1urW 1uuUN39。Ud UdOtOurUurVurWucOtOOOOtttttuVN39。uW N 39。uUVu1 11 1 0. 5uP2Ud?2Ud 圖 619 線電壓控制方式舉例 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 43 五 . 提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù) 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(fù)峰值相等 。 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(kāi)關(guān)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(diào)制方式 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 44 六 . PWM逆變電