【正文】 9 特定諧波消去法的輸出PWM波形 ?特定諧波消去法 (Selected Harmonic Elimination PWM—SHEPWM) 計(jì)算法和調(diào)制法 ? 其次 ， 為消除諧波中余弦項(xiàng) ， 應(yīng)使波形在正半周期內(nèi)前后1/4周期以 π/2為軸線對(duì)稱(chēng) (62) ? 同時(shí)滿(mǎn)足式 （ 61） 、 （ 62） 的波形稱(chēng)為四分之一周期對(duì)稱(chēng)波形 ， 用傅里葉級(jí)數(shù)表示為 (63) 式中 ， an為 )()( tutu w?w ???????,5,3,1s i n)(nn tnatu ww?? 20 ds i n)(4?? ttntua n? 首先，為消除偶次諧波，使波形正負(fù)兩半周期鏡對(duì)稱(chēng)，即 )()( ?ww ??? tutu(61) 計(jì)算法和調(diào)制法 ? 圖 69， 能獨(dú)立控制 a a 2和 a 3共 3個(gè)時(shí)刻 。 Ud和 0三種電平構(gòu)成 負(fù)載相電壓 波由 (177。C+C+urUurVurW2Ud2Ud圖 67 三相橋式 PWM型逆變電路 ?當(dāng) urUuc時(shí)，給 V1導(dǎo)通信號(hào)，給 V4關(guān)斷信號(hào)，uUN’=Ud/2 當(dāng) 時(shí)，給 4導(dǎo)通信號(hào)，給 1關(guān)斷信號(hào)，Ud/2 當(dāng)給 V1(V4)加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是 V1(V4)導(dǎo)通，也可能是 VD1(VD4)導(dǎo)通 uUN’、 VN’和 uWN’的 PWM波形只有 177。uW N 39。 計(jì)算法和調(diào)制法 下面以 U相為例進(jìn)行分析： 圖6 8ucurUurVurWuuUN39。 Ud兩種電平 ?同樣在調(diào)制信號(hào) ur和載波信號(hào) uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制器件的通斷 ?ur正負(fù)半周 ， 對(duì)各開(kāi)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 ?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 計(jì)算法和調(diào)制法 圖6 6urucuOw tOw tuouofuoUd Ud圖 66 雙極性 PWM控制方式波形 對(duì)照上述兩圖可以看出， 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， 由于對(duì)開(kāi)關(guān)器件通斷控制的規(guī)律不同，它們的輸出波形也有較大的差別 圖6 5urucuOw tOw tuouofuoUd Ud圖 65 單極性 PWM控制方式波形 計(jì)算法和調(diào)制法 ?雙極性 PWM控制方式 （ 三相橋逆變 ） 圖6 7調(diào)制電路V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4ucV6VD6V5VD5VUWNN39。 PWM控制的基本原理 Ouω tOuω tOuω t ? 對(duì)于正弦波的負(fù)半周，采取同樣的方法，得到 PWM波形，因此正弦波一個(gè)完整周期的等效 PWM波為： PWM控制的基本原理 ? 根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，而且這種方式在實(shí)際應(yīng)用中更為廣泛。 引言 PWM逆變電路及其控制方法 PWM跟蹤控制技術(shù) PWM整流電路及其控制方法 本章小 結(jié) PWM控制的基本原理 PWM控制的基本原理 方波窄脈沖 三角波窄脈沖 單位沖擊函數(shù) 正弦半波窄脈沖 f ( t ) d ( t ) t O a) b) c) d) t O t O t O f ( t ) f ( t ) f ( t ) 圖 61 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 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。 ? PWM控制技術(shù)正是有賴(lài)于在 逆變電路 中的成功應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。? PWM (Pulse Width Modulation) ? 脈寬調(diào)制 技術(shù)：通過(guò)對(duì)一系列 脈沖 的 寬度 進(jìn)行 調(diào)制 ，來(lái)等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值） ? 第 4章已涉及 PWM控制，但未明確提出 PWM 控制的概念 – 第 3章：直流斬波電路 – 第 4章： 斬控式調(diào)壓電路 矩陣式變頻電路 ? PWM控制技術(shù)在四類(lèi)基本的變流電路（第 25章） 都有應(yīng)用，因此單獨(dú)設(shè)立一章進(jìn)行講述 ? PWM控制的思想源于 通信技術(shù) ，全控型器件的發(fā)展 使得實(shí)現(xiàn) PWM控制變得十分容易。 ? PWM技術(shù)的應(yīng)用 十分廣泛 ，它使電力電子裝置的性 能大大提高，因此它在電力電子技術(shù)的發(fā)展史上占 有十分重要的地位?，F(xiàn)在使 用的各種逆變電路都采用了 PWM技術(shù)，因此，本章 和第 5章（逆變電路）相結(jié)合，才能使我們對(duì)逆變電路有完整地認(rèn)識(shí)。沖量 指窄脈沖的面積 指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同 PWM控制的基本原理 i ( t )e ( t ) ? 實(shí)例 以上實(shí)例說(shuō)明了 “ 面積等效原理 ” 電路輸入： e(t) 電路輸出： i(t) Ouω t? 如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波 PWM控制的基本原理 Ouω t Ouω tOuω t? 如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波 SPWM波 若要改變等效輸出正弦波幅值，按 同一比例 改變各脈沖寬度即可。 O w t U d U d O w t U d U d PWM控制的基本原理 等幅 PWM波 不等幅 PWM波 輸入電源是恒定直流 輸入電源是交流或不是恒定的直流 第 3章的直流斬波電路 PWM逆變電路 PWM整流電路 u0 t E 調(diào)壓電路 電路 基于 面積等效原理 進(jìn)行控制，本質(zhì)是相同的 uo ω tO w t U d U d ? PWM電流波 – 電流型逆變電路進(jìn)行 PWM控制 ， 得到的就是 PWM電流波 PWM控制的基本原理 ? PWM波形可等效的各種波形 – 直流斬波電路 直流波形 – SPWM波 正弦波形 – 等效成其他所需波形，如 : ? 所需波形 ? 等效的 PWM波 基于 “面積等效原理” 0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms20V0V20V 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(chǎng)合 ? 本節(jié)內(nèi)容構(gòu)成了本章的主體 ? 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 計(jì)算法和調(diào)制法 ?調(diào)制法 ?把希望輸出的波形作調(diào)制信號(hào) ， 通過(guò)對(duì)此 信號(hào)波 的調(diào)制 得到所期望的 PWM波 ?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 ， 因其任一點(diǎn)的水平寬度和高度成 線性關(guān)系且左右對(duì)稱(chēng) ?載波與平緩變化的調(diào)制信號(hào)相交，在交點(diǎn)時(shí)刻控制器件通斷， 就得到寬度正比于信號(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) 是其他所需波形時(shí)，也能得到等效的 PWM波 ?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(kāi)關(guān)器件的通 斷 ， 就可得到所需 PWM波形 ?本法較繁瑣 ， 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 ?計(jì)算法 ? 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(shuō)明 信號(hào)波載波圖6 4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoR Luruc圖 64 單相橋式 PWM逆變電路 工作時(shí) V1和 V2通斷互補(bǔ)， V3和 V4通斷也互補(bǔ) ?控制規(guī)律： 以 uo正半周為例， V1通， V2斷， V3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 段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負(fù) ?負(fù)載電流為正的區(qū)間， V1和 V4導(dǎo)通時(shí)， uo等于 Ud V4關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過(guò) V1和 VD3續(xù)流， uo=0 負(fù)載電流為負(fù)的區(qū)間， V1和 V4仍導(dǎo)通， io為負(fù)，實(shí)際上 io從 VD1和 VD4流過(guò)，仍有 uo=Ud V4關(guān)斷 V3開(kāi)通后， io從 V3和 VD1續(xù)流， uo=0 uo總可得到 Ud和零兩種電平 uo負(fù)半周，讓 V2保持通， V1保持?jǐn)啵?V3和 V4交替通斷， uo可得 Ud和零兩種電平 計(jì)算法和調(diào)制法 ?ur正半周 ， V1保持通 ， V2保持?jǐn)? ? 當(dāng) uruc時(shí)使 V4通 ， V3斷 ， uo=Ud ? 當(dāng) uruc時(shí)使 V4斷 ， V3通 ， uo=0 圖6 5urucuOw tOw tuouofuoUd Ud 圖 65 單極性 PWM控制方式波形 ?單極性 PWM控制方式 （單相橋逆變） 在 ur和 uc的交點(diǎn)時(shí) 刻控制 IGBT的通斷 ?ur負(fù)半周 ， 請(qǐng)同學(xué)們自己分析 表示 uo的基波分量 計(jì)算法和調(diào)制法 ?雙極性 PWM控制