PDF《2 SPWM原理及控制方法》

2 SPWM原理及控制方法

2 2 SPWM原理及控制方法 2.

1 SPWM基本原理 2.2 SPWM逆变及其控制方法 2.3 SPWM整流及其控制方法

3 2.1 SPWM基本原理 ? 电能最基本的形态为:DC、AC 四大基本状态转换: DC→AC、DC→DC、AC→DC、AC→AC ? 电力电子器件只是工作在两种状态 开通、关断 开通:即工作在高度饱和导通状态 如何利用电力电子器件的开通和关断两 种状态实现 电能四大基本状态之间的转换 就是电力电子学所要研究的核心内容

4 2.1 SPWM基本原理 理想开关: ? 导通电阻为0,即:通态压降为0 ? 关断电阻为∞ ? 不考虑开通和关断时间,即:瞬时开通和关断 实际电力电子器件(开关): ? 导通电阻不为0,通态压降为2V左右 ? 关断电阻也不为∞,有少量漏电流 ? 需要一定时间才能完全开通和关断,一般在10us以下 理论分析一般都采用理想开关.在涉及散热系 统设计、死区时间选取、器件串并联设计、器件保 护等方面时,将必须按实际电力电子器件考虑

5 2.1 SPWM基本原理 实现电能四种基本形态的转换就是利用PWM 调制 ? PWM(Pulse Width Modulation)脉宽调制技 术:通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等 效的获得所需要的波形(形状和幅值) ? SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) 正弦脉宽调制技术:通过对一系列宽窄不等的 脉冲进行调制,来等效正弦波形(幅值、相位 和频率)

6 2.1 SPWM基本原理 ? PWM占空比调制(DC?DC) T TW = δ T W T in U out U in out U U δ =

7 2.1 SPWM基本原理 ? SPWM调制思想(DC→AC) O ω t U d -U d 如何利用宽窄不等的方波来等效正弦波就是SPWM调制的 基本思路,保证宽窄不等的方波所对应的基波与所需要等效的 正弦波的幅值、相位和频率均相等 需要重点关注的问题: 谐波、直流电压利用率、开关损耗、跟踪(响应)速度、 不同应用场合的特殊问题

8 2.1 SPWM基本原理 ? PWM控制的思想源于通信技术,全控型器件的发 展使得实现PWM控制变得十分容易 ? PWM技术的应用十分广泛,它使电力电子装置的 性能大大提高,因此它在电力电子技术的发展史 上占有十分重要的地位 ? PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应 用,才确定了它在电力电子技术中的重要地位 重点讲述 DC→AC(逆变) AC→DC(整流)

9 2.1 SPWM基本原理 1)重要理论基础――面积等效原理 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的 环节上时,其效果基本相同. 冲量 窄脉冲的面积 效果基本相同 环节的输出响应波形基本相同 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 d)单位脉冲函数 f(t ) d (t ) t O a)矩形脉冲 b)三角形脉冲 c)正弦半波脉冲 t O t O t O f(t ) f(t ) f(t )

10 2.1 SPWM基本原理 b) 冲量相等的各种窄脉 冲的响应波形 具体的实例说明 面积等效原理 a) u (t)-电压窄脉 冲,是电路的输入 i (t)-输出电流, 是电路的响应

11 2.1 SPWM基本原理 O u ω t >

若要改变等效输出正弦 波幅值,按同一比例改 变各脉冲宽度即可. O u ωt >

SPWM波Ouωt >

如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波 O u ωt >

O u ωt >

12 2.1 SPWM基本原理 O w t U d -U d 对于正弦波的负半周,采取同样的方法,得到PWM波形,因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为: O w t U d - U d 根据面积等效原理,正弦波还可等效为下图中的PWM 波,而且这种方式在实际应用中更为广泛.