【正文】 巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 17 一 . 計(jì)算法和調(diào)制法 極性 PWM控制方式 （單相橋逆變） 在 ur的半個(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)，其幅值只有 177。 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。 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)。 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)。 圖 66 雙極性 PWM控制方式波形 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d U d 在 ur和 uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制 IGBT的通斷 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 19 一 . 計(jì)算法和調(diào)制法 PWM控制 方式 （三相橋逆變） 圖 67 三相橋式 PWM型逆變電路 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 20 一 . 計(jì)算法和調(diào)制法 u c u rU u rV u rW u u UN39。 u WN39。 當(dāng) urUuc時(shí)，給 V4導(dǎo)通信號(hào)，給 V1關(guān)斷信號(hào)， uUN’=Ud/2。 uUN’、 uVN’和 uWN’的 PWM波形只有 177。 uUV波形可由 uUN’uVN’得出，當(dāng) 1和 6通時(shí)， uUV=Ud，當(dāng) 3和 4通時(shí)， uUV=－ Ud，當(dāng) 1和 3或 4和 6通時(shí)， uUV=0。 Ud和 0三種電平構(gòu)成 負(fù)載相電壓 PWM波由 (177。 1/3)Ud和 0共 5種電平組成。 死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短主要由開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間決定。 u c u rU u rV u rW u u UN39。 u WN39。 輸出電壓 半 周期內(nèi)，器件通、斷各 3次（不包括 0和 π），共 6個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻可控。 圖 69 特定諧波消去法的輸出 PWM波形 O w t u o U d U d 2 p p a 1 a 2 a 3 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 23 一 . 計(jì)算法和調(diào)制法 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 (61) )()( pww ??? tutu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) )()( tutu wpw ??同時(shí)滿足式 （ 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 ?????,5,3,1s i n)(nn tnatu ww?? 20 ds i n)(4pp ttntua n《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 24 一 . 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。 圖 69 特定諧波消去法的輸出 PWM波形 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 25 消去兩種特定頻率的諧波 一 . 計(jì)算法和調(diào)制法 在三相對(duì)稱(chēng)電路的線電壓中 ， 相電壓所含的 3次諧波相互抵消 。 a1變 ， a a2和 a3也相應(yīng)改變 。 k的取值越大，開(kāi)關(guān)時(shí)刻的計(jì)算越復(fù)雜。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 27 二 . 異步調(diào)制和同步調(diào)制 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 。 u c u rU u rV u rW u u UN39。 O t t t t O O O u WN39。 三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取 N為 3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱(chēng)。 fr很低時(shí)， fc也很低，由調(diào)制帶來(lái)的諧波不易濾除。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 29 二 . 異步調(diào)制和同步調(diào)制 —— 異步調(diào)制和同步調(diào)制的綜合應(yīng)用。 在 fr高的頻段采用較低的 N， 使載波頻率不致過(guò)高；在 fr低的頻段采用較高的 N， 使載波頻率不致過(guò)低 。 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)。 圖 611 分段同步調(diào)制方式舉例 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 30 三 . 規(guī)則采樣法 ： 按照 SPWM控制的基本原理產(chǎn)生的 PWM波的方法，其求解復(fù)雜，難以在實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)算，工程應(yīng)用不多。 d 39。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 31 三 . 規(guī)則采樣法 三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期 Tc 。 規(guī)則采樣法使兩者重合，使計(jì)算大為減化。 脈沖寬度 d 和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近。 d 39。 Drcc taTT wdd ????(67) a稱(chēng)為 調(diào)制度 ， 0≤a1； wr為信號(hào)波角頻率 從圖 612得 , 2/22/s i n1cDrTta ??dw)s i n1(2 Drc taT wd ?? (66) u c u O t u r T c A D B O t u o t A t D t B d d 39。 2 d 2 d 圖 612 規(guī)則采樣法 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 33 三 . 規(guī)則采樣法 的情況 三角波載波公用，三相正弦調(diào)制波相位依次差 120176。U、 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 23 cWVUT??? ddd4339。39。 ? 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。 ? 同步調(diào)制可看成異步調(diào)制的 特殊 情況，只分析異步調(diào)制方式。 ? 盡管分析過(guò)程復(fù)雜，但結(jié)論簡(jiǎn)單而直觀。 諧波角頻率為 : 1 0 )(6rc ww kn ?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及其附近的諧波以及 2wc、 3wc等及其附近的諧波。 1，m=1,2,… ； n=2,4,6,… 時(shí) ， ????????。 公用載波信號(hào)時(shí)的情況。 2wr和 2wc177。 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。后者的諧波分布情況和 SPWM波的諧波分析一致。 ? 提高直流電壓利用率可提高逆變器的輸出能力 。 ? 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 。 ? 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 。 O w t O w t O w t O w t u VN39。 s =0時(shí)梯形波變?yōu)榫匦尾?， s =1時(shí)梯形波變?yōu)槿遣?。 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 。 圖 617， s 變化時(shí)各次諧波分量幅值 Unm和基波幅值 U1m之比。 d《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 41 五 . 提高直流電壓利用率和減少開(kāi)關(guān)次數(shù) u u c r1 u O w t u r u r1 u O w t u r3 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。 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(chēng)為 相電壓控制方式 。 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。合成線電壓時(shí)， 3次諧波相互抵消，線電壓為正弦波。 設(shè)三角波載波幅值為 1， 三相調(diào)制信號(hào)的正弦分別為 urU urV1和 urW1， 并令 (612) 則三相的調(diào)制信號(hào)分別為 ???????????pr W 1rWpr V 1rVpr U 1rUuuuuuuuuu1),m i n ( rW 1rV 1rU 1p ??? uuuu圖6 19ucurU 1urV 1urW 1uuUN39。uW N 39。 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(chēng)為 兩相控制方式 。 （ 2） 最大輸出線電壓基波幅值為 Ud， 直流電壓利用率 提高 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 44 六 . 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(kāi)關(guān)頻率 、減少開(kāi)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(kāi) 180176。 1/2)Ud、177。 電抗器上所加電壓頻率為載波頻率，比輸出頻率高得多，只要很小的電抗器就可以了。 圖6 21Ud UdOurUurVuc2uc1w tuUVuOw tOw tOw tOw tOw tuU 1 N 39。uUN39。2Ud?2Ud圖 621 二重 PWM型逆變電路輸出波形