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范围内变化的SPWM控制方式称为单极性控制方式。单极性的正弦脉宽调制拿幅值为Ur的参考信号波Ur与幅值为Uo,I频率为fo的三角波Uc进行比较,得到功率开关信号。单极性脉宽调制波形图如图7所示。:..(1)计算法根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数,将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算出来,按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断,就可以得到所需要的PWM波形,这种方法称之为计算法。计算法是很繁琐的,当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位变化时,结果都要变化。(2)调制法把希望输出的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波,其中等腰三角波应用最多。单极性PWM控制方式工作过程:工作时V1和V2通断互补,V3和V4通断也互补,比如在uo正半周,V1导通,V2关断,V3和V4交替通断。负载电流比电压滞后,在电压正半周,电流有一段区间为正,一段区间为负。在负载电流为正的区间,V1和V4导通时,uo=Ud。:..V1和VD3续流,uo=0。在负载电流为负的区间,仍为V1和V4导通时,因io为负,故io实际上从VD1和VD4流过,仍有uo=Ud。V4关断,V3开通后,io从V3和VD1续流,uo=0。在uo的负半周,让V2保持通态,V1保持断态,V3和V4交替通断,负载电压uo可以得到-Ud和零两种电平。调制信号ur为正弦波,载波uc在ur的正半周为正极性的三角波,在ur的负半周为负极性的三角波。在ur的正半周,V1保持通态,V2保持断态。当ur>uc时使V4导通,V3关断,uo=Ud。当ur<uc时使V4关断,V3导通,uo=0。在ur的负半周,V1保持断态,V2保持通态。当ur<uc时使V3导通,V4关断,uo=-Ud。当ur>uc时使V3关断,V4导通,uo=0。图9单极性PWM控制方式:..图单极性PWM控制波形波形特点如下:在ur的半个周期内三角波载波只在正极性和负极性一种极性范围内变化,所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化,在ur的一个周期内,输出的PWM波不但有正负Ud两种电平,还有零电平。双极性PWM控制方式:在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制各开关器件的通断。在ur的半个周期内,三角波载波有正有负,所得的PWM波也是有正有负,在ur的一个周期内,输出的PWM波只有±Ud两种电平。在ur的正负半周,对各开关器件的控制规律相同。当ur>uc时,V1和V4导通,V2和V3关断,这时如io>0,则V1和V4通,如io<0,则VD1和VD4通,不管哪种情况都是uo=Ud。当ur<uc时,V2和V3导通,V1和V4关断,这时如io<0,则V2和V3通,如io>0,则VD2和VD3通,不管哪种情况都是uo=-Ud。:..图双极性PWM控制方式图12双极性PWM控制波形图波形特点如下:在ur的半个周期内,三角波不再是单极性,而是有正有负,所得的PWM波也是有正有负。在ur的一个周期内,输出的PWM波只有正负Ud两种电平。,这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。是一种应用较广的工程实用方法,其效果接近自然采样法,但计算量却比自然采样法小得多。:..升压电路的分析论证及仿真假设L和C值很大,V处于通态时,电源E向电感L充电,电流恒定I1,电容C向负载R供电,输出电压Uo恒定。V处于断态时,电源E和电感L同时向电容C充电,并向负载提供能量。图13Boost电路图图14Boost电路图波形当电路工作于稳态时,一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等,即?EIt?U?EIt1ono1t?tTU?onoffE?Eott其中,T/t?1offoffoff输出电压大于电源电压,故为升压斩波电路。电压升高的原因:(1)电感L储能使电压泵升。:..)电容C可将输出电压保持住。如果忽略电路损耗,则由电源提供的能量仅由负载R消耗,即EIUI1o输出电流的平均值为:U1EI?o?oR?R电源电流的平均值为:U1EI?oI?1Eo?2R图15升压电路仿真模型图16生压电路仿真结果:..滤波器设计滤波器工作原理:无源滤波器由LC等被动元件组成,将其设计为某频率下极低阻抗,对相应频率谐波电流进行分流,其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道;而有源滤波器由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备,检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流,补偿后的源电流几乎为纯正弦波,其行为模式为主动式电流源输出。LC滤波电路:L代表电感,C代表电容,他们组成的滤波器叫LC滤波器,具体还有串并联之分。装置由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成,与谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的需要,其具有结构简单、设备投资少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,应用很广泛。LC滤波器也称为无源滤波器,是传统的谐波补偿装置。LC滤波器之所以称为无源滤波器,顾名思义,就是该装置不需要额外提供电源。LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成,与谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的需要,无源滤波器,又称LC滤波器,是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路,可滤除某一次或多次谐波,最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联,可对主要次谐波(3、5、7)构成低阻抗旁路;单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。无源滤波器适用场合:无源LC电路不易集成,通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路,且在大电流负载时应采用LC电路。有源滤波器适用场合:有源滤波器电路不适于高压大电流的负载,只适用于信号处理,滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。:..三相桥式逆变电路模型搭建三相桥式PWM升压逆变电路模型搭建运行结果:调制电路波形:图18调制电路波形:..图逆变电路波形:..王兆安,黄俊,电力电子技术[M].:***出版社,2000.[2]黄俊,[M].:***出版社,1993.[3]黄俊,[M].北京:***出版社,1991.[4][M].北京:中国铁道出版社,1997.