【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0≤a1；wr為信號(hào)波角頻率從圖 612得 , (66)ucuO turTcA DBO tuotA tD tBd d 39。d 39。2d2d圖 612 規(guī)則采樣法 32 規(guī)則采樣法3） 三相橋逆變電路 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)得利用以上兩式可簡(jiǎn)化三相 SPWM波的計(jì)算(68)(69)33 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，故只分析異步調(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 (見(jiàn)頻譜圖 )。34 PWM逆變電路的諧波分析c +k r)角頻率 (nw w100 2+1 2 34+ 0 2+ 4+0 1+ 3+ 5+諧波振幅kna==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。1） 單相的分析結(jié)果諧波角頻率為 :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 、 2wc 、 3wc及其附近的諧波，幅值最高影響最大的是角頻率 wc的諧波分量。圖 613 單相 PWM橋式逆變電路輸出電壓頻譜圖35 PWM逆變電路的諧波分析2） 三相的分析結(jié)果輸出線電壓中的諧波角頻率為式中， n=1,3,5,… 時(shí)， k=3(2m－ 1)177。1， m=1,2,… ； n=2,4,6,… 時(shí)，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。100 2+1 2 34+ 0 2+ 4+0 1+ 3+ 5+kna==a==0角頻率 (nwc +kwr)圖 614 三相橋式 PWM逆變電路輸出線電壓頻譜圖諧波振幅36 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)37 提高直流電壓利用率和減少開關(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。減少器件的開關(guān)次數(shù)可以降低開關(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。38uc urU urV urWuuUN39。O wtO wtO wtO wtuVN39。uUV 提高直流電壓利用率和減少開關(guān)次數(shù)圖 615 梯形波為調(diào)制信號(hào)的 PWM控制 1）梯形波調(diào)制方法的原理及波形梯形波的形狀用 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ǎ?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 。39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 提高直流電壓利用率和減少開關(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,d0 d1m UdUdU1m圖 616 s 變化時(shí)的 d 和直流電壓利用率 ss = ，諧波含量也較少， 約為 %，直流電壓利用率為 ，是正弦波調(diào)制時(shí)的 ，綜合效果較好。U 5wr07wr11wr13wrU1mmn圖 617 s 變化時(shí)的各次諧波含量 402） 線電壓控制方式 提高直流電壓利用率和減少開關(guān)次數(shù)uucr1uO wturur1uO wtur3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。合成線電壓時(shí)， 3次諧波相互抵消，線電壓為正弦波。41 提高直流電壓利用率和減少開關(guān)次數(shù)3） 線電壓控制方式舉例（疊加 3倍次諧波和直流分量）疊加 up，它既包含 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)的正弦分量分別為 urU urV1和 urW1，并令 (612) 則三相的調(diào)制信號(hào)分別為 圖 619 線電壓控制方式舉例42 提高直流電壓利用率和減少開關(guān)次數(shù)提高直流電壓利用率和減少開關(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。缺點(diǎn) 控制復(fù)雜43 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(guān)頻率、減少開關(guān)損耗、減少和載波有關(guān)的諧波分量PWM逆變電路 多重化聯(lián)結(jié)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（圖 620，圖 621)圖 620 二重 PWM型逆變電路 兩個(gè)單元逆變電路的載波信號(hào)相互錯(cuò)開 180176。輸出端相對(duì)于直流電源中點(diǎn) N’的