【正文】 UABIsUL?UsULuU N 39。uW N 39。2?2?圖 613 單相 PWM橋式逆變電路 輸出電壓頻譜圖 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圖 614 三相橋式 PWM逆變電路 輸出線電壓頻譜圖 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 615 梯形波為調(diào)制信號(hào)的 PWM控制 圖6 1 5ucurUurVurWuuU N 39。uV N 39。C+C+urUurVurW2Ud2Ud圖 68 三相橋式 PWM逆變電路波形 圖6 8ucurUurVurWuuU N 39。 第 6章 第 63 頁 PWM整流電路的控制方法 ? 存在的問題 ? 在信號(hào)運(yùn)算過程中用到電路參數(shù) Ls和 Rs， 當(dāng) Ls和 Rs的運(yùn)算值和實(shí)際值有誤差時(shí) ， 會(huì)影響到控制效果 ? 是基于系統(tǒng)的靜態(tài)模型設(shè)計(jì)的 ， 其動(dòng)態(tài)特性較差 ? 間接電流控制的系統(tǒng)應(yīng)用較少 2 直接電流控制 ? 通過運(yùn)算求出交流輸入電流指令值 ， 再引入交流電流反饋 ，通過對(duì)交流電流的直接控制而使其跟蹤指令電流值 ， 因此稱為 直接電流控制 ? 有不同的電流跟蹤控制方法 ， 圖 632給出一種最常用的采用電流滯環(huán)比較方式的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 第 6章 第 64 頁 PWM整流電路的控制方法 ? 控制系統(tǒng)組成 ? 雙閉環(huán)控制系統(tǒng) ， 外環(huán)是直流電壓控制環(huán) ， 內(nèi)環(huán)是交流電流控制環(huán) ? 外環(huán)的結(jié)構(gòu) 、 工作原理和 圖 631間接電流控制系統(tǒng)相同 ? 外環(huán) PI調(diào)節(jié)器的輸出為 id， id分別乘以和 a、 b、 c三相相電壓同相位的正弦信號(hào) ， 得到三相交流電流的正弦指令信號(hào) ， 和 。 ，或使 is與 us相位差為所需角度 第 6章 第 55 頁 PWM整流電路的工作原理 ? 相量圖 （ 圖 629） ? a： 滯后 相角 ? ， 和 同相 ， 整流狀態(tài) ， 功率因數(shù)為 1。 ?常用的有 滯環(huán)比較方式 和 三角波比較方式 第 6章 第 43 頁 滯環(huán)比較方式 ? 電流跟蹤控制應(yīng)用最多 ? 基本原理 ?把指令電流 i*和實(shí)際輸出電流 i的偏差 i*i作為滯環(huán)比較器的輸入 ?通過比較器的輸出控制器件 V1和 V2的通斷 ?V1（ 或 VD1） 通時(shí) ， i增大 ?V2（ 或 VD2） 通時(shí) ， i減小 ?通過環(huán)寬為 2DI的滯環(huán)比較器的控制 ， i就在 i*+DI和 i*DI的范圍內(nèi) ， 呈鋸齒狀地跟蹤指令電流 i* 負(fù)載L+圖6 2 2iii *VD1VD2V1V22Ud2UdO圖6 2 3ti i i *+ D? Ii * D? Ii *圖 622 滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉例 圖 623 滯環(huán)比較方式的指令電流和輸出電流 第 6章 第 44 頁 ? 參數(shù)的影響 ? 滯環(huán)環(huán)寬對(duì)跟蹤性能的影響：環(huán)寬過寬時(shí) ， 開關(guān)頻率低 ， 跟蹤誤差大；環(huán)寬過窄時(shí) ， 跟蹤誤差小 ， 但開關(guān)頻率過高 ， 開關(guān)損耗增大 ? 電抗器 L的作用： L大時(shí) ， i的變化率小 ， 跟蹤慢 L小時(shí) ， i的變化率大 ， 開關(guān)頻率過高 負(fù)載L+圖6 2 2iii *VD 1VD2V 1V 22U d2U dO圖6 2 3ti i i *+ D? Ii * D? Ii *圖 622 滯環(huán)比較方式電流跟蹤控制舉例 圖 623 滯環(huán)比較方式的指令電流和輸出電流 滯環(huán)比較方式 第 6章 第 45 頁 ?三相的情況 圖6 2 4+iUi *UV4+iVi *V+iWi *WV1V6V3V2V5UdU V W圖6 2 5O ti*UOtuABiUi圖 625 三相電流跟蹤型 PWM逆變電路輸出波形 圖 624 三相電流跟蹤型PWM逆變電路 滯環(huán)比較方式 第 6章 第 46 頁 ?采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型 PWM變流電路有如下特點(diǎn) （ 1）硬件電路簡(jiǎn)單 （ 2）實(shí)時(shí)控制，電流響應(yīng)快 （ 3）不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波 （ 4）和計(jì)算法及調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時(shí)輸出電 流中高次諧波含量多。uU 2N 39。 ? 輸出端相對(duì)于直流電源中點(diǎn) N’的電壓 uUN’=(uU1N’+uU2N’)/2， 已變?yōu)閱螛O性PWM波 圖6 2 0N39。O? tO ? tO? tO? tuV N 39。??,2,116,1,016mmmmk100 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 614 三相橋式 PWM逆變電路輸出線電壓頻譜圖 (611) rc ?? kn ? PWM逆變電路的諧波分析 第 6章 第 32 頁 ? 和單相比較 (圖 613)，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 ?c整數(shù)倍的諧波沒有了，諧波中幅值較高的 是 ?c177。39。2?2?圖 612 規(guī)則采樣法 第 6章 第 26 頁 ? 規(guī)則采樣法原理 ? 圖 612， 三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期 Tc ? 自然采樣法中 ， 脈沖中點(diǎn)不和三角波一周期的中點(diǎn) （ 即負(fù)峰點(diǎn) ）重合 ? 規(guī)則采樣法使兩者重合 ， 每個(gè)脈沖的中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為對(duì)稱 ， 使計(jì)算大為簡(jiǎn)化 ? 在三角波的負(fù)峰時(shí)刻 tD對(duì)正弦信號(hào)波采樣得 D點(diǎn) ， 過 D作水平直線和三角波分別交于 A、 B點(diǎn) ， 在 A點(diǎn)時(shí)刻 tA和 B點(diǎn)時(shí)刻 tB控制開關(guān)器件的通斷 ? 脈沖寬度 ? 和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近 規(guī)則采樣法 第 6章 第 27 頁 ? 規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo) 正弦調(diào)制信號(hào)波 式中 ， a稱為 調(diào)制度 ， 0≤a1； ?r為信號(hào)波角頻率 。uV N 39。uW N 39。 Ud和 0三種電平構(gòu)成 ? 負(fù)載相電壓 PWM波由 (177。 Ud兩種電平 ? 仍在調(diào)制信號(hào) ur和載波信號(hào) uc的交點(diǎn)控制器件的通斷 ? ur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， V1和 V4通 ， 如 io0，VD1和 VD4通 ， uo=Ud 圖6 6urucuO? tO? tuouofuoUd Ud第 6章 第 13 頁 ? 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， VD2和 VD3通 ， uo=Ud ? 單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制 ， 也可采用雙極性調(diào)制 圖6 6urucuO? tO? tuouofuoUd Ud圖 66 雙極性 PWM控制方式波形 計(jì)算法和調(diào)制法得到 PWM波 第 6章 第 14 頁 ? 雙極性 PWM控制方式 （ 單相橋逆變 ） ? 三相的 PWM控制公用三角波載波 uc ? 三相的調(diào)制信號(hào) urU、 urV和 urW依次相差 120176。 通過VD2和 VD3進(jìn)行續(xù)流 。 ? uo正半周 ， 對(duì)應(yīng)于 V1一直通 ，V2一直斷 ， V3和 V4交替通斷； ? 當(dāng) V4導(dǎo)通時(shí) ， R,L兩端電壓為Ud， 即 uo等于 Ud。 ? 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。 ? PWM波形可等效成各種波形： ? 直流斬波電路：等效直流波形； ? SPWM波：等效正弦波形； ? 還可以等效成其他所需波形 ， 如等效所需非正弦交流波形等 ， 其基本原理和 SPWM控制相同 ， 也基于等效面積原理 。 第 6章 第 4 頁 PWM控制的基本原理 ? 采樣控制理論基礎(chǔ) ? 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(shí) ， 其效果基本相同； ? 沖量 指窄脈沖的面積； ? 效果基本相同 ， 是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同； ? 將輸出波形進(jìn)行付氏分解 ， 低頻段非常接近 ， 僅在高頻段略有差異 。 ? 典型慣性環(huán)節(jié)就是電感負(fù)載 。 ? 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(chǎng)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PWM逆變電路幾乎都是電壓型電路 。 第 6章 第 9 頁 ? 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 工作時(shí) V1和 V2通斷互補(bǔ) ， V3和 V4通斷也互補(bǔ) 。 當(dāng) V3導(dǎo)通時(shí) ， 實(shí)際上此時(shí)電流從 VD3進(jìn)行續(xù)流 ， 注意 V3中并沒有流過電流 ， R,L兩端電壓 uo=0； ? uo負(fù)半周 ， 讓 V2一直通 ， V1一直斷 ， V3和 V4交替通斷 。 第 6章 第 11 頁 調(diào)制法得到 PWM波有兩種方法：?jiǎn)螛O性和雙極性 。 圖6 7調(diào)制電路V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4ucV6VD6V5VD5VUWNN39。 2/3)Ud、 (177。uUNuUVUd UdO? tOOOOO? t? t? t? t? t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud22 Ud圖 68 三相橋式 PWM逆變電路波形 計(jì)算法和調(diào)制法得到 PWM波 第 6章 第 17 頁 ? 特定諧波消去法 (Selected Harmonic Elimination PWM— SHEPWM) ? 這是計(jì)算法中一種較有代表性的方法 ， 如圖 69 ? 輸出電壓半周期內(nèi) ， 器件通 、