PDF《课程设计（论文）任务书》

(2)可以大幅降低输出谐波含量,尤其是低频纹波,它的谐波主要集中在载波频率的K倍位置,谐波频率较高,因此 滤波器设计容易,实现成本较低;

(3)对于多电平变换器,调制比可以在所有的工作内变化;

(4)在载波中加入合适的零序列,可以较好地平衡中点电位. 1.1SPWM基本工作原理 在采样控制理论中,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.这是PWM控制的基本思 想,也就是面积等效原理 .如图2-1所示,一个正 半波可以和等幅不等宽的脉冲序列来等效,但必须使该半波七等分的 各部分面积与相对应的七个脉冲序列面积相等,其作用效果才能相等.可以看出,各脉冲的幅值相等,而宽度按正弦规律 变化.对于正弦的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形.像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而且和正弦波等效的PWM 波形,称为SPWM波形. 正弦脉冲宽度调制的方法很多,但没有统一的分类方法,比较觉的有同步调制 和异步调制、单极性调制和双极性调制等.这里主要介绍同步调制和单极性调制. 1)同步调制 在SPWM逆变电路中,调制波幅值Ar与载波幅值Ac之比称调制度,即Ma=Ar/Ac 载波频率fc与调制信号频率fr之比,称为载波比N,即N=fc/fr.载波比N等于常 数,并在变频时使载波信号和调制信号保持同步的调制方式称为同步调制.相应 地,载波信号和调制信号不保持同步关系的调制方式,称为异步调制. 基本同步调制方式,fr 变化时N不变,信号波一周期内输出脉冲数固定;

三相 电路中公用一个三角波载波,且取 N 为3的整数倍,使三相输出对称;

为使一相的 PWM波正负半周镜对称,N应取奇数;

fr 很低时,fc 也很低,由调制带来的谐波不 易滤除;

fr 很高时,fc 会过高,使开关器件难以承受. 2)单极性调制和双极性调制 如果在正弦调制波的半个周期内,三角载波只在正或负的一种极性范围内变化,所得到的SPWM波也只处于一个极性的

3 范围内,叫做单极性控制方式. 如果在正弦调制波半个周期内,三角载波在正负极性之间连续变化,则SPWM波也是在正负之间变化,叫做双极性控制 方式.单极性调制和双极性调制的比较如图2-2图示. 1.2单相桥式SPWM逆变电路 单相桥式逆变器有四个带反并联续流二极管的IGBT组成,分别为VT1~VT4,直流侧由两个串联电容,他们共同提供直流 电压Ud,负载为阻感负载,调制电路分别由单相交流正弦调制波形和三角载波组成,其中三角载波和正弦调制波的幅值和 频率之比分别被称为调制度和载波频率,这是SPWM调制中的两个重要参数.三角载波和正弦调制波相互调制产生四路脉冲 信号分别给六个IGBT提供触发信号. (a)单极性PWM控制方式 (b)双极性PWM控制方式 图2-2 SWPM的控制方式 1.2.1单极性调制 如图2-3所示的单相桥式SPWM电压型逆变电路,IGBT作为开头器件, 负载为感性负载,工作时T1和T2通、断状态互补,T3和T4通、断状态也 互补.在负载上可以得到Ud、-Ud和0三种电平. 在输入电压U0的正半周,使DT1保持通态、DT2保持断态,T3和T4交 替通、断.由于负载电流i0比电压滞后,在电压正半周,电流有一段区 间为负.在负载电流为正的区间,T1和T4导通时,u0=Ud;

T4关断时,由 于感性负载的电流突变,负载电流通过D3续流,u0=0.在负载电流为负 的区间,T1和T4导通时,i0实际上从D1和D4流过,仍有u0=Ud;