【文章內容簡介】 )(31)(31 1111 WNVNUNWNVNUNNN uuuuuuu ?????? 負載三相對稱時有 0??? WNVNUN uuu ， 于是 。 所以1NNu也 是矩形波，其頻率為1UNu的 3 倍，幅值為其 3/1 ，即 6/dU 。 輸出線電壓有效值 UVU 為： 基波幅值 mUVU1 為： 波有效值 1UVU 為： 負載相電壓 VUU dUN ???? 基波幅值為： VUU dUV ???? 基波有效值為： 三相逆變輸出的電壓與電流分析類似，負載參數(shù)已知，以U 相為例，負載的阻抗角 ? 不一樣， Ui 的波形形狀和相位都有所不同，在阻感負載下 3??? 時， 1V 從通態(tài)轉換到斷態(tài)時，因負載電感中電流不能突變， 4VD 先導通續(xù)流，待負載電流降為零，4V 才開始導通。負載阻抗角 ? 越大， 4VD 導通時間越長。在 1NNu 0?時， 0?Ui 時為 1VD 導通， 0?Ui 時為 1V 導通；在 01 ?NNu時， 0?Ui時 4VD 導通， 0?Ui 時為 4V 導通。 vi 、 wi 的波形與 Ui 形狀相同，相位一次相差 0120 。將三個橋臂電流相加可得到直流側電流 di 。 在上述 0180 導電方式逆變器中，我們采用“先斷后通”的VUUU ddUV ????? ?)(31 1111 WNVNUNNN uuuu ??? 方法來防止同一相上下兩橋臂的開關器件同時導通而引起直流側電壓短路，使得在通斷信號之間留有一個短暫的死區(qū)時間。 第四章 PWM 控制技術 PWM (Pulse Width Modulation)控制就脈寬調制技術：即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值 )。 PWM 控制技術正是有賴于在逆變電路中的成功應用，才確定了它在電力電子技術中的重要地位。現(xiàn)在使用的各種逆變電路都采用了 PWM 技術，因此，本章和第 3 章（逆變電路）相結合，才能使我們對逆變電路有完整地認識。 第一節(jié) PWM 控制的基本原理 采樣控制理論中有一個重要結論 :沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時 ,其效果基本 相同 .PWM 控制技術就是以該結論為理論基礎 ,對半導體開關器件的導通和關斷進行控制 ,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖 ,用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形 .按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調制 ,既可改變逆變電路輸出電壓的大小 ,也可改變輸出頻率。 SPWM 是一種比較成熟的 ,目前使用較廣泛的 PWM 法 .前面提到的采樣控制理論中的一個重要結論 :沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時 ,其效果基本相同 .SPWM法就是以該結論為理論基礎 ,用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM波形即 SPWM波形控制逆變電路中開關器圖 61 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 d)單位脈沖函數(shù) f ( t ) d ( t ) t O a)矩形脈沖 b)三角形脈沖 c)正弦半波脈沖 t O t O t O f ( t ) f ( t ) f ( t ) 件的通斷 ,使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應區(qū)間內的面積相等 。 把如圖所示的正弦半波分成 N 等份，就可以把正弦半波看成是由 N 個彼此相連的脈沖序列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于 π / N，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點和相應正弦波的中點重合，且使矩形脈沖和相應正弦波部分面積（沖量）相等，就得到如圖所示的脈沖序列。這就是 PWM波形?？梢钥?出，各脈沖的幅值相等，而寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理， PWM 波形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負半周，也可以用同樣的方法得到 PWM 波形。像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形，也稱 SPWM 波形。 用 PWM 波代替正弦波 通過改變調制波的頻率和幅值則可調節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值 .該方法的實現(xiàn)有以下幾種方案 . 等面積法 : 用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波 ,然后計算各脈沖的寬度和間隔 ,并把這些數(shù)據(jù)存于微機中 ,通過查表的方式生成 PWM 信號控制開關器 件的通斷 ,以達到預期的目的 . O u ωt O u ωt 硬件調制法 : 原理就是把所希望的波形作為調制信號 ,把接受調制的信號作為載波 ,通過對載波的調制得到所期望的 PWM波形 .通常采用等腰三角波作為載波 ,當調制信號波為正弦波時 ,所得到的就是 SPWM 波形 . 自然采樣法 : 以正弦波為調制波 ,等腰三角波為載波進行比較 ,在兩個波形的自然交點時刻控制開關器件的通斷 ,這就是自然采樣法 . 規(guī)則采樣法 : 原理就是用三角波對正弦波進行采樣得到階梯波 ,再以階梯波與三角波的交點時刻控制開關器件的通斷 ,從而實現(xiàn) SPWM法 .當三角波只在其頂點 (或底點 )位置對正 弦波進行采樣時 ,由階梯波與三角波的交點所確定的脈寬 ,在一個載波周期 (即采樣周期 )內的位置是對稱的 ,這種方法稱為對稱規(guī)則采樣 第二節(jié) PWM 控制的逆變電路 三相橋式 PWM 型逆變電路 如圖是三相橋式 PWM 逆變電路，采用雙極性控制方式。 雙極性 PWM 控制方式波形 U、 V 和 W 三相的 PWM 控制通常公用一個三角波載波 uc，三相的調制信號 urU、 urV 和 urW 依次相差 120176。 U、 V 和 W 各相功率開關器件的控制規(guī)律相同 ，現(xiàn)以 U 相為例來說明。當 urU＞ uc 時，給上橋臂 V1以導通信號，給下橋臂 V4以關斷信號，則 U 相相對于直流電源假想中點 N39。的輸出電壓 uUN39。 = Ud/2。當 urU＜ uc 時，給 V4以導通信號，給 V1以關斷信號，則 uUN39。 = －Ud/2。 V1 和 V4 的驅動信號始終是互補的。當給 V1（ V4）加導通信號時，可能是 V1（ V4）導通，也可能是二極管 VD1（ VD4）續(xù)流導通，這要由阻感負載中電流的方向來決定，這和單相橋式 PWM 逆變電路在雙極性控制時的情況相同。 V 相及 W 相的控制方式都和 U相相同。電路的波形如圖所示?？梢钥?出， uUN39。 、uVN39。 和 uWN39。 的 PWM 波形都只有177。 Ud/2 兩種電平。圖中的線電壓 uUV 的波形可由 uUN39。 － uVN39。 得出?？梢钥闯?，當橋臂 1 和 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d U d 6 導通時， uUV = Ud，當橋臂 3 和 4 導通時， uUV = － Ud，當橋臂 1 和 3 或橋臂 4 和 6 導通時， uUV = 0。因此，逆變器的輸出線電壓 PWM 波由177。 Ud和 0 三種電平構成。圖中負載相電壓 uUN可由下式求得 從波形圖和上式可以看出，負載相電壓的 PWM 波由（177。2/3） Ud、（177。 1/3） Ud和 0 共五種電平組成。 從電壓型逆變電路的 PWM 控制 中，同一相上下兩橋臂的驅動信號都是互補的。但實際上為了防止上下兩個橋臂直通而造成短路，在上下兩橋臂通斷切換時要