【正文】 uV N 39。uU 2N 39。uUVu1 11 1 0 . 5uP2Ud?2Ud 返回 92 圖 620 二重 PWM型逆變電路 圖6 2 0N39。Ud UdOtOurUurVurWucOtOOOOtttttuV N 39。O? tO? tO? tO? tuV N 39。?? 39。OttttOOOuW N 39。uUNuUVUd UdO? tOOOOO? t? t? t? t? t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32 Ud 返回 81 圖 69 特定諧波消去法的輸出 PWM波形 圖6 9O? tuoUd Ud2 ??a1a2a3 返回 82 圖 610 同步調(diào)制三相PWM波形 圖6 1 0ucurUurVurWuuU N 39。uV N 39。 學(xué)完本章才能對(duì)逆變電路有較完整的認(rèn)識(shí) ■ 71 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 本章小結(jié) ?PWM控制技術(shù)用于整流電路 ?PWM控制技術(shù)用于整流電路即構(gòu)成 PWM整流電路 ?可看成逆變電路中的 PWM技術(shù)向整流電路的延伸 ?PWM整流電路已獲得了一些應(yīng)用 ， 并有良好的應(yīng)用前景 ?PWM整流電路作為對(duì)第 2章的補(bǔ)充 ， 可使我們對(duì)整流電路有更全面的認(rèn)識(shí) 72 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 本章小結(jié) ?PWM控制技術(shù)與相位控制技術(shù) ?以第 2章相控整流電路和第 4章交流調(diào)壓電路為代表的 相位控制技術(shù) 至今在電力電子電路中仍占據(jù)著 重要 地位 ?以 PWM控制技術(shù)為代表的 斬波控制技術(shù) 正在越來越占據(jù)著 主導(dǎo) 地位 ?相位控制和斬波控制分別簡稱 相控 和 斬控 ?把兩種技術(shù)對(duì)照學(xué)習(xí) ， 對(duì)電力電子電路的控制技術(shù)會(huì)有更明晰的認(rèn)識(shí) ■ 73 圖 61 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 f ( t )?? ( t )tO圖6 1a) b) c) d)tOtOtOf ( t )f ( t )f ( t ) ■ 返回 74 圖 62 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形 a)Ob)圖 6 2tbdcai ( t )i ( t )e ( t ) 返回 75 圖 63 用 PWM波代替正弦半波 ? tOua)b)圖6 3Ou? t 返回 76 圖 64 單相橋式 PWM逆變電路 信號(hào)波載波圖6 4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoR Luruc 返回 77 圖 65 單極性 PWM控制方式波形 圖6 5urucuO? tO? tuouofuoUd Ud 返回 78 圖 66 雙極性 PWM控制方式波形 圖6 6urucuO? tO? tuouofuoUd Ud 返回 79 圖 67 三相橋式 PWM型逆變電路 圖6 7調(diào)制電路V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4ucV6VD6V5VD5VUWNN39。 ? ， 和 分別和各自的電源電壓同相位 ， 其幅值和反映負(fù)載電流大小的直流信號(hào) id成正比 ， 這是整流器運(yùn)行時(shí)所需的交流電流指令信號(hào) 。 達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)時(shí) ， ud和 相等 ， PI調(diào)節(jié)器輸入仍恢復(fù)到零 ， 而 id則穩(wěn)定為為新的較大的值 ， 與較大的負(fù)載電流和較大的交流輸入電流對(duì)應(yīng) ?負(fù)載電流減小時(shí) ， 調(diào)節(jié)過程和上述過程相反 *du *du*du ■ 63 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 PWM整流電路的控制方法 ? 從整流運(yùn)行向逆變運(yùn)行轉(zhuǎn)換 ?首先負(fù)載電流反向而向 C充電 ， ud抬高 ， PI調(diào)節(jié)器出現(xiàn)負(fù)偏差 ， id減小后變?yōu)樨?fù)值 ， 使交流輸入電流相位和電壓相位反相 ， 實(shí)現(xiàn)逆變運(yùn)行 ?穩(wěn)態(tài)時(shí) ， ud和 仍然相等 ， PI調(diào)節(jié)器輸入恢復(fù)到零 ，id為負(fù)值 ， 并與逆變電流的大小對(duì)應(yīng) 圖6 3 1PI+負(fù)載三角波si n ( ? t + 2 k ? / 3 )( k = 0 , 1 , 2 )c o s ( ? t + 2 k ? / 3 )( k = 0 , 1 , 2 )u *dud+++iduRuLXLRuA ,B ,CudR Lua, ub, uc圖 631 間接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) *du ■ 64 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 PWM整流電路的控制方法 ? 控制系統(tǒng)中其余部分的工作原理 ?圖中上面的乘法器是 id分別乘以和 a、 b、 c三相相電壓同相位的正弦信號(hào) ， 再乘以電阻 R， 得到各相電流在 Rs上的壓降 uRa、 uRb和 uRc ?圖中下面的乘法器是 id分別乘以比 a、 b、 c三相相電壓相位超前 π/2的余弦信號(hào) ， 再乘以電感 L的感抗 ，得到各相電流在電感 Ls上的壓降 uLa、 uLb和 uLc ?各相電源相電壓 ua、 ub、 uc分別減去前面求得的輸入電流在電阻 R和電感 L上的壓降 ， 就可得到所需要的交流輸入端各相的相電壓 uA、 uB和 uC的信號(hào) ， 用該信號(hào)對(duì)三角波載波進(jìn)行調(diào)制 ， 得到 PWM開關(guān)信號(hào)去控制整流橋 ， 就可以得到需要的控制效果 。 PWM整流電路最基本的工作狀態(tài) ?b： 超前 相角 ? ， 和 反相 ， 逆變狀態(tài) ， 說明 PWM整流電路可實(shí)現(xiàn)能量正反兩個(gè)方向的流動(dòng) ， 這一特點(diǎn)對(duì)于需再生制動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)很重要 ?c： 滯后 相角 ?， 超前 90176。2Ud?2Ud圖 621 二重 PWM型逆變電路輸出波形 ■ 44 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 PWM跟蹤控制技術(shù) ?PWM波形生成的第三種方法 —— 跟蹤控制 方法 ?把希望輸出的波形作為指令信號(hào) ， 把實(shí)際波 形作為反饋信號(hào) ， 通過兩者的瞬時(shí)值比較來 決定逆變電路各開關(guān)器件的通斷 ， 使實(shí)際的 輸出跟蹤指令信號(hào)變化 ?常用的有 滯環(huán)比較方式 和 三角波比較方式 ■ 45 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 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* ■ 46 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 滯環(huán)比較方式 ? 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 ■ 47 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 滯環(huán)比較方式 ?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 ■ 48 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 滯環(huán)比較方式 ?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 （ 5）閉環(huán)控制，是各種跟蹤型 PWM變流電路的共同特點(diǎn) ■ 49 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 滯環(huán)比較方式 ?采用滯環(huán)比較方式實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制 ? 把指令電壓 u*和輸出電壓 u進(jìn)行比較 ， 濾除偏差信號(hào)中的諧波 ， 濾波器的輸出送入滯環(huán)比較器 ， 由比較器輸出控制開關(guān)器件的通斷 ， 從而實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制 圖6 2 6濾波器+uu *u2Ud2Ud圖 626 電壓跟蹤控制電路舉例 ■ 50 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 滯環(huán)比較方式 ? 和電流跟蹤控制電路相比 ， 只是把指令和反饋信號(hào)從電流變?yōu)殡妷? ? 輸出電壓 PWM波形中含大量高次諧波 ， 必須用適當(dāng)?shù)臑V波器濾除 ? u*=0時(shí) ， 輸出電壓 u為頻率較高的矩形波 ， 相當(dāng)于一個(gè)自勵(lì)振蕩電路 ? u*為直流信號(hào)時(shí) ， u產(chǎn)生直流偏移 ， 變?yōu)檎?fù)脈沖寬度不等 ， 正寬負(fù)窄或正窄負(fù)寬的矩形波 ? u*為交流信號(hào)時(shí) ， 只要其頻率遠(yuǎn)低于上述自勵(lì)振蕩頻率 ， 從 u中濾除由器件通斷產(chǎn)生的高次諧波后 ， 所得的波形就幾乎和 u* 相同 ， 從而實(shí)現(xiàn)電壓跟蹤控制 ■ 51 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 三角波比較方式 ?基本原理 ? 不是把指令信號(hào)和三角波直接進(jìn)行比較 ， 而是通過閉環(huán)來進(jìn)行控制 ? 把指令電流 i*U、 i*V和 i*W和實(shí)際輸出電流 iU、 iV、iW進(jìn)行比較 ， 求出偏差 ， 通過放大器 A放大后 ，再去和三角波進(jìn)行比較 ， 產(chǎn)生 PWM波形 ? 放大器 A通常具有比例積分特性或比例特性 ， 其系數(shù)直接影響電流跟蹤特性 ■ 52 PENEC西安交通大學(xué)電力電子與新能源技術(shù)研究中心 (PENEC)制作 三角波比較方式 ?特點(diǎn) ? 開關(guān)頻率固定 ， 等于載波頻率 ， 高頻濾波器設(shè)計(jì)方便 ? 為改善輸出電壓波形 ，三角波載波常用三相三角波載波 ? 和滯環(huán)比較控制方式相比 ， 這種控制方式輸出電流所含的諧波少 圖6 2 7負(fù)載+iUi*U+iVi*V+iWi*WUdC+