PDF《2 SPWM原理及控制方法》

13 2.1 SPWM基本原理 目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术 逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合 PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种,目 前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路

14 2.2 SPWM逆变及其控制方法 SPWM逆变就是研究 DC→AC 三相 核心部分 核心部分 单相

15 2.2 SPWM逆变及其控制方法 O ω t Ud -Ud O ω t U d - U d 如何通过电力电子器件开通和关断,将直流变 换成宽窄不等的方波 关键是如何确定脉冲宽度,SPWM波产生方法 双极性 SPWM 单极性 SPWM

16 2.2 SPWM逆变及其控制方法 ? ? 计算法和调制法 计算法和调制法 ? ? 谐波消除法 谐波消除法 ? ? 智能优化法 智能优化法 ? ? 异步调制和同步调制 异步调制和同步调制 ? ? 自然采样法 自然采样法 ? ? 规则采样法 规则采样法 ? ? PWM PWM跟踪控制技术 跟踪控制技术 ? ? 矢量控制 矢量控制 ? ? 多重化结构 多重化结构

17 2.2 SPWM逆变及其控制方法 ? 计算法 C 根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数,准确 计算PWM波各脉冲宽度和间隔,据此控制逆变 电路开关器件的通断,就可得到所需PWM波形 C 本法较繁琐,当输出正弦波的频率、幅值或相 位变化时,结果都要变化 如:按照等面积原则 计算开关时刻 O u ωt >

O u ωt >

18 2.2 SPWM逆变及其控制方法 ? 单极性调制法(单相) u r u c u O ω t O ω t u o u of u o U d - U d 输出的宽窄不等方波的 基波幅值、相位和频率 与信号波相等 提问: 为何采用三角载波? 自然采样法

19 2.2 SPWM逆变及其控制方法 ? 双极性调制法(单相) u r u c u O ω t O ω t u o u of u o U d - U d

20 2.2 SPWM逆变及其控制方法 ? 双极性调制法(三相) u c u rU u rV u rW u u UN'

u VN'

u WN'

u UN u UV U d - U d O ? t O O O O O ? t ? t ? t ? t ? t

2 U d ?

2 U d

2 U d ?

2 U d

2 U d

3 U d

3 2 U d

21 2.2 SPWM逆变及其控制方法 ? 防直通,死区时间问题 同一相上下两臂的驱动信号 互补,为防止上下臂直通而 造成短路,留一小段上下臂 都施加关断信号的死区时间 长短主要由开关器件的关断 时间决定 会给输出的PWM波带来影 响,使其稍稍偏离正弦波, 降低输出交流幅值

1 V

4 V

1 V

4 V *

1 V *

4 V D T

22 2.2 SPWM逆变及其控制方法 ? 特定谐波消去法(计算法) Selected Harmonic Elimination PWM―SHEPWM O ωt uo Ud -Ud 2π π a1 a2 a3 这是计算法中一种较有 代表性的方法 输出电压半周期内,器 件通、断各3次(不包括 0和π),共6个开关时 刻可控 为减少谐波并简化控 制,要尽量使波形对称

23 2.2 SPWM逆变及其控制方法 首先,为消除偶次谐波,使波形正负两半周期镜对 称,即)()(πωω+?=tutu其次,为消除谐波中余弦项,应使波形在正半周期 内前后1/4周期以π/2为轴线对称 ) ( ) ( t u t u ω π ω ? = 同时满足上两式的波形称为四分之一周期对称波 形,用傅里叶级数表示为 式中,an为∑∞== ,5,3,1sin ) ( n n t n a t u ω ω ∫ =

2 0 d sin ) (

4 π ω ω ω π t t n t u an

24 2.2 SPWM逆变及其控制方法 能独立控制a

1、a 2和a 3共3个时刻.该波形的an为 式中n=1,3,5,… ) cos

2 cos

2 cos

2 1 (

2 d ) sin

2 ( d sin

2 d ) sin

2 ( d sin

2 4

3 2

1 2

0 3

3 2

2 1

1 α α α π ω ω ω ω ω ω ω ω π π α α α α α α n n n n U t t n U t t n U t t n U t t n U a d d d d d n ? + ? = ? ? ? ? + + ? ? ? ? + = ∫ ∫ ∫ ∫ 确定a1的值,再令两个 不同的an=0 (n= 1, 3,