【正文】 控 制 的 雙重 性 ,通 過 復(fù) 位 開 關(guān) ,積 分 器 ,觸 發(fā) 電 路 ,比 較 器 達(dá) 到 跟 蹤 指 令 信 號(hào) 的 目 的 .單 周控 制 器 由 控 制 器 ,比 較 器 ,積 分 器 及 時(shí) 鐘 組 成 ,其 中 控 制 器 可 以 是 RS 觸 發(fā) 器 。 單周控制在控制電路中不需要誤差綜合,它能在一個(gè)周期內(nèi)自動(dòng)消除穩(wěn)態(tài),瞬態(tài)誤差,但其克服了傳統(tǒng)的PWM 控制方法的不足,適用于各種脈寬調(diào)制軟開關(guān)逆變器,具有反應(yīng)快,開關(guān)頻率恒定,魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),此外,單周控制還能優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng),減小畸變和抑制電源干擾,是一種很有前途的控制方法。（6）諧振軟開關(guān) PWM傳 統(tǒng) 的 PWM 逆 變 電 路 中 ,電 力 電 子 開 關(guān) 器 件 硬 開 關(guān) 的 工 作 方 式 ,大 的 開 關(guān) 電壓 電 流 應(yīng) 力 以 及 高 的 du/dt 和 di/dt 限 制 了 開 關(guān) 器 件 工 作 頻 率 的 提 高 ,而 高 頻 化是 電 力 電 子 主 要 發(fā) 展 趨 勢 之 一 ,它 能 使 變 換 器 體 積 減 小 ,重 量 減 輕 ,成 本 下 降 ,性能 提 高 ,特 別 當(dāng) 開 關(guān) 頻 率 在 18kHz 以 上 時(shí) ,噪 聲 將 已 超 過 人 類 聽 覺 范 圍 ,使 無 噪 聲 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 33 頁 第 17 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 成 為 可 能 。諧振軟開關(guān) PWM 的基本思想是在常規(guī) PWM 變換器拓?fù)涞幕A(chǔ)上,附加一個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò),諧振網(wǎng)絡(luò)一般由諧振電感,諧振網(wǎng)絡(luò)工作使電力電子器件在開關(guān)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)過程,諧振過程極短,基本不影響 PWM 技術(shù)的 PWM 技術(shù)的特點(diǎn),的存在必然會(huì)產(chǎn)生諧振損耗,并使電路受固有問題的影響,從而限制了該方法的應(yīng)用。 PWM 逆 變 電 路 及 其 控 制 方 法目前中小功率的逆變電路幾乎都采用 PWM 技術(shù)。逆變電路是 PWM 控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場合。PWM 逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實(shí)用的幾乎都是電壓型。 計(jì) 算 法 和 調(diào) 制 法計(jì)算法根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算 PWM 波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關(guān)器件的通斷，就可得到所需 PWM 波形。缺點(diǎn)：繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化。調(diào)制法輸出波形作調(diào)制信號(hào)，進(jìn)行調(diào)制得到期望的 PWM 波；通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；等腰三角波應(yīng)用最多，其任一點(diǎn)水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱；與任一平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交，在交點(diǎn)控制器件通斷，就得寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，符合 PWM 的要求。調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，得到的就是 SPWM 波；調(diào)制信號(hào)不是正弦波，而是其他所需波形時(shí)，也能得到等效的 PWM 波。如圖 （a）結(jié)合 IGBT 單相橋式電壓型逆變電路對(duì)調(diào)制法進(jìn)行說明：設(shè)負(fù)載為阻感負(fù)載，工作時(shí) V1和 V2通斷互補(bǔ)，V 3和 V4通斷也互補(bǔ)?？刂埔?guī)律：uo正半周，V 1通，V 2斷，V 3和 V4交替通斷，負(fù)載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段為正，一段為負(fù)，負(fù)載電流為正區(qū)間，V 1和 V4導(dǎo)通時(shí)，u o等于Ud，V 4關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過 V1和 VD3續(xù)流，u o=0，負(fù)載電流為負(fù)區(qū)間，i o為負(fù)，實(shí)際上從 VD1和 VD4流過，仍有 uo=Ud，V 4斷，V 3通后，i o從 V3和 VD1續(xù)流，u o=0，u o總可得到 Ud和零兩種電平。uo負(fù)半周，讓 V2保持通，V 1保持?jǐn)?，V 3和 V4交替通斷，u o可得U d和零兩種電平。單極性 PWM 控制方式（單相橋逆變）： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 33 頁 第 18 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊在 ur和 uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制 IGBT 的通斷。u r正半周，V 1保持通，V 2保持?jǐn)?，?dāng)uruc時(shí)使 V4通，V 3斷，u o=Ud，當(dāng) uruc時(shí)使 V4斷，V 3通，u o=0。u r負(fù)半周，V 1保持?jǐn)?，V2 保持通，當(dāng) uruc時(shí)使 V3通，V 4斷，u o=Ud，當(dāng) uruc時(shí)使 V3斷，V 4通，uo=0，虛線 uof表示 uo的基波分量。波形見圖 （b）。雙極性 PWM 控制方式（單相橋逆變）：在 ur半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得 PWM 波也有正有負(fù)。在 ur一周期內(nèi)，輸出 PWM 波只有177。U d兩種電平，仍在調(diào)制信號(hào) ur和載波信號(hào) uc的交點(diǎn)控制器件通斷。u r正負(fù)半周，對(duì)各開關(guān)器件的控制規(guī)律相同，當(dāng) ur uc時(shí)，給 V1和 V4 導(dǎo)通信號(hào)，給 V2 和 V3 關(guān)斷信號(hào)，如 io0，V 1和 V4 通，如 io0，VD 1和 VD4通， uo=Ud，當(dāng) uruc時(shí)，給 V2 和 V3 導(dǎo)通信號(hào)，給 V1和 V4 關(guān)斷信號(hào)，如 io0，V2 和 V3 通，如io0，VD 2和 VD3通，u o=Ud。波形見圖 （c）。圖 （a）單相橋式 PWM 逆變電路 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 33 頁 第 19 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 圖 （b）單極性 PWM 控制方式波形 圖 （c）雙極性 PWM 控制方式波形 異 步 調(diào) 制 和 同 步 調(diào) 制載波比——載波頻率 fc與調(diào)制信號(hào)頻率 fr之比，N= fc / fr。根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM 調(diào)制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制：異步調(diào)制異步調(diào)制——載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式。通常保持 fc固定不變，當(dāng) fr變化時(shí)，載波比 N 是變化的。在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM 波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后 1/4 周期的脈沖也不對(duì)稱。當(dāng) fr較低時(shí)，N 較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱的不利影響都較小，當(dāng) fr增高時(shí)，N 減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM 脈沖不對(duì)稱的影響就變大。因此，在采用異步調(diào)制方式時(shí)，希望采用較高的載波頻率，以使在信號(hào)波頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比。同步調(diào)制同步調(diào)制——N 等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 33 頁 第 20 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊基本同步調(diào)制方式，f r變化時(shí) N 不變，信號(hào)波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定。三相，公用一個(gè)三角波載波，且取 N 為 3 的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱。為使一相的 PWM 波正負(fù)半周鏡對(duì)稱，N 應(yīng)取奇數(shù)。當(dāng) N=9 時(shí)的同步調(diào)制三相 PWM 波形如圖 （a）所示。fr很低時(shí)，fc 也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除，f r很高時(shí)，fc 會(huì)過高，使開關(guān)器件難以承受。為了克服上述缺點(diǎn)，可以采用分段同步調(diào)制的方法。分段同步調(diào)制把 fr范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)保持 N 恒定，不同頻段 N 不同。在 fr高的頻段采用較低的 N，使載波頻率不致過高，在 fr低的頻段采用較高的 N，使載波頻率不致過低。圖 （b），分段同步調(diào)制一例。為防止 fc 在切換點(diǎn)附近來回跳動(dòng)，采用滯后切換的方法。同步調(diào)制比異步調(diào)制復(fù)雜，但用微機(jī)控制時(shí)容易實(shí)現(xiàn)?？稍诘皖l輸出時(shí)采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時(shí)切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，和分段同步方式效果接近。圖 （a）同步調(diào)制三相 PWM 波形 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 33 頁 第 21 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊圖 （b）分段同步調(diào)制方式舉例第五章 電力變換電路介紹 整 流 電 路整 流 電 路 把 交 流 電 壓 變 換 為 單 極 性 電 壓 的 電 路 。 大 多 數(shù) 整 流 電 路 由 變壓器、整 流 主 電 路 和 濾波器等 組 成 。 它 在 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 調(diào) 速 、 發(fā) 電 機(jī) 的 勵(lì) 磁 調(diào) 節(jié) 、 電 解 、電 鍍 等 領(lǐng) 域 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 整 流 電 路 通 常 由 主 電 路 、 濾 波 器 和 變 壓 器 組 成 。 20世 紀(jì) 70 年 代 以 后 ， 主 電 路 多 用 硅 整 流 二 極 管 和 晶閘管組 成 。 濾 波 器 接 在 主 電 路與 負(fù) 載 之 間 ， 用 于 濾 除 脈 動(dòng) 直 流 電 壓 中 的 交 流 成 分 。 變 壓 器 設(shè) 置 與 否 視 具 體 情 況而 定 。 變 壓 器 的 作 用 是 實(shí) 現(xiàn) 交 流 輸 入 電 壓 與 直 流 輸 出 電 壓 間 的 匹 配 以 及 交 流 電 網(wǎng)與 整 流 電 路 之 間 的 電 隔 離 （ 可 減 小 電 網(wǎng) 與 電 路 間 的 電 干 擾 和 故 障 影 響 ） 。 　 整 流 電 路 是 電 力 電 子 電 路 中 最 早 出 現(xiàn) 的 一 種 ， 它 將 交 流 電 變 為 直 流 電 ， 應(yīng) 用十 分 廣 泛 ， 電 路 形 式 各 種 各 樣 。 　 按 其 組 成 器 件 可 分 為 不 控 整 流 電 路 、 半 控 整 流 電 路 和 全 控 整 流 電 路 。 其 中 ，半 控 整 流 電 路 和 全 控 整 流 電 路 按 其 控 制 方 式 又 可 分 為 相控整流電路和 斬 波 整 流電 路 （ 見 電力電子電路） 。 相 控 整 流 電 路 由 于 采 用 電 網(wǎng) 換 相 方 式 ， 不 需 要 專 門 的 換相 電 路 ， 因 而 電 路 簡 單 、 工 作 可 靠 ， 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 但 相 控 整 流 電 路 在 控 制 用α 較 大 時(shí) ， 功 率 因 數(shù) 較 低 ， 網(wǎng) 側(cè) 電 流 諧 波 含 量 較 大 。 因 而 在 大 功 率 調(diào) 速 傳 動(dòng) 中 ，低 速 運(yùn) 行 時(shí) ， 采 用 斬 控 整 流 電 路 可 解 決 功 率 因 數(shù) 變 壞 的 問 題 。 按 電 路 結(jié) 構(gòu) 可 分 為 橋 式 電 路 和 零 式 電 路 ， 按 交 流 輸 入 相 數(shù) 分 為 單 相 電 路 和 多相 電 路 ， 按 變 壓 器 二 次 側(cè) 電 流 的 方 向 是 單 相 或 雙 相 ， 又 分 為 單 拍 電 路 和 雙 拍 電 路 ；實(shí) 用 電 路 是 上 述 的 組 合 結(jié) 構(gòu) 。 橋 式 不 可 控 整 流 電 路如 圖 所 示 橋式整流器是 利 用 二 極 管 的 單 向 導(dǎo) 通 性 進(jìn) 行 整 流 的 最 常 用 的電 路 ， 常 用 來 將 交流電轉(zhuǎn) 變 為 直 流 電 ?！?橋 式 整 流 是 對(duì) 二 極 管 半 波 整 流 的 一 種 改 進(jìn) 。 半 波 整 流 利 用 二 極 管 單 向 導(dǎo) 通特 性 ， 在 輸 入 為 標(biāo) 準(zhǔn) 正 弦 波 的 情 況 下 ， 輸 出 獲 得 正 弦 波 的 正 半 部 分 ， 負(fù) 半 部 分 則損 失 掉 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書共 33 頁 第 22 頁┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊　 橋 式 整 流 器 利 用 四 個(gè) 二 極 管 ， 兩 兩 對(duì) 接 。 輸 入 正 弦 波 的 正 半 部 分 是 兩 只 管 導(dǎo)通 ， 得 到 正 的 輸 出 ； 輸 入 正 弦 波 的 負(fù) 半 部 分 時(shí) ， 另 兩 只 管 導(dǎo) 通 ， 由 于 這 兩 只 管 是反 接 的 ， 所 以 輸 出 還 是 得 到 正 弦 波 的 正 半 部 分 。 橋 式 整 流 器 對(duì) 輸 入 正 弦 波 的 利用 效 率 比 半 波 整 流 高 一 倍 。 　 橋 式 整 流 是 交 流 電 轉(zhuǎn) 換 成 直 流 電 的 第 一 個(gè) 步 。 橋 式 整 流 器 是 由 多 只 整 流 二 極管 作 橋 式 連 接 ， 外 用 絕 緣 朔 料 封 裝 而 成 ， 大 功 率 橋 式 整 流 器 在 絕 緣 層 外 添 加 金 屬殼 包 封 ， 增 強(qiáng) 散 熱