正弦脈寬調(diào)制(spwm)控制-在線瀏覽
2024-08-17 14:49本頁面
【正文】 輸出的spwm波圖34 單極式脈寬調(diào)制波的形成上述單極式spwm波形在半周內(nèi)的脈沖電壓只在“正”(或“負(fù)”)和“零”之間變化，主電路每相只有一個(gè)開關(guān)器件反復(fù)通斷。圖35繪出了三相雙極式正弦脈寬調(diào)制波形，其調(diào)制方法和單極式相似，只是輸出脈沖電壓的極性不同。所以a相電壓ua0’=f(t)是以+ud/2和－ud/2為幅值作正、負(fù)跳變的脈沖波形。由ua0’和ub0’相減，可得逆變器輸出的線電壓uab=f(t)(圖35e)，也就是負(fù)載上的線電壓，其脈沖幅值為+ud和－ud。ud和0三種電平構(gòu)成的。令負(fù)載零點(diǎn)o與直流電源中點(diǎn)o`之間的電壓為uoo`，則負(fù)載各相的相電壓分別為 (31)將式(31)中各式相加并整理后得一般負(fù)載三相對(duì)稱，則uao+ubo+uco=0，故有 (32)由此可求得a相負(fù)載電壓為 (33)在圖35f中繪出了相應(yīng)的負(fù)載a相電壓波形，ubo和uco波形與此相似。為了找出基波電壓，須將spwm脈沖序列波u(t)展開成傅氏級(jí)數(shù)，由于各相電壓正、負(fù)半波及其左、右均對(duì)稱，它是一個(gè)奇次正弦周期函數(shù)，其一般表達(dá)式為式中 (34)要把包含n個(gè)矩形脈沖的u(t)代入上式，必須先求得每個(gè)脈沖的起始相位和終了相位。把各脈沖起始和終了相位代入式(34)中，可得 (36)故 (37)以k=1代入式(37)，可得輸出電壓的基波幅值。根據(jù)脈沖與相關(guān)段正弦波面積相等的等效原則可以導(dǎo)出 (39)將式(35)、式(39)代入式(38)，得 (310)可以證明，除n=1以外，有限項(xiàng)三角級(jí)數(shù)而n=1是沒有意義的，因此由式(310)可得u1m=um也就是說，spwm逆變器輸出脈沖波序列的基波電壓正是調(diào)制時(shí)所要求的正弦波幅值電壓。當(dāng)這些條件成立時(shí)，spwm變壓變頻器能很好地滿足異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速的要求。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，在spwm逆變器的直流回路中常并聯(lián)相當(dāng)大的濾波電容，以抬高逆變器的直流電源電壓ud。如果把期望的正弦波分段越多，則n越大，脈沖波序列的脈寬δi越小，上述分析結(jié)論的準(zhǔn)確性越高，spwm波的基波就更接近期望的正弦波?！」β书_關(guān)器件的開關(guān)頻率各種電力電子器件的開關(guān)頻率受到其固有的開關(guān)時(shí)間和開關(guān)損耗的限制，全控型器件常用的開關(guān)頻率如下：雙極型電力晶體管(bjt)開關(guān)頻率可達(dá)1~5khz，可關(guān)斷晶閘管(gto)開關(guān)頻率為1~2khz，功率場效應(yīng)管(pmosfet)開關(guān)頻率可達(dá)50khz，而目前最常用的絕緣柵雙極晶體管(igbt)開關(guān)頻率為5～20khz。為了使逆變器的輸出盡量接近正弦波，應(yīng)盡可能增大載波比，但若從功率開關(guān)器件本身的允許開關(guān)頻率來看，載波比又不能太大?！∽钚￠g歇時(shí)間與調(diào)制度為保證主電路開關(guān)器件的安全工作，必須使調(diào)制的脈沖波有個(gè)最小脈寬與最小間歇的限制，以保證最小脈沖寬度大于開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間ton，而最小脈沖間歇大于器件的關(guān)斷時(shí)間toff。為了保證最小間歇時(shí)間大于toff，必須使urm低于三角載波的峰值utm。實(shí)際上，m總是小于1的，在n較大時(shí)，一般取最高的m=~?！⊥秸{(diào)制在同步調(diào)制方式中，n＝常數(shù)，變頻時(shí)三角載波的頻率與正弦調(diào)制波的頻率同步改變，因而輸出電壓半波內(nèi)的矩形脈沖數(shù)是固定不變的。的對(duì)稱關(guān)系?！‘惒秸{(diào)制為了消除同步調(diào)制的缺點(diǎn)，可以采用異步調(diào)制方式。一般在改變調(diào)制波頻率fr時(shí)保持三角載波頻率ft不變，因而提高了低頻時(shí)的載波比。有一利必有一弊，異步調(diào)制方式在改善低頻工作性能的同時(shí)，又失去了同步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)。 分段同步調(diào)制為了揚(yáng)長避短，可將同步調(diào)制和異步調(diào)制結(jié)合起來，成為分段同步調(diào)制方式，實(shí)用的spwm變壓變頻器多采用這種方式。為了避免這個(gè)缺點(diǎn)，可以采納異步調(diào)制的長處，使載波比分段有級(jí)地加大，這就是分段同步調(diào)制方式。表
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