文档介绍：现代电力电子及变流技术
第四章脉宽调制(PWM)技术
第四章脉宽调制(PWM)技术
引言
PWM的基本原理
SPWM的调制原理
SPWM的调制方法
SPWM的实现
SVPWM的原理及实现
本章小结
第四章脉宽调制(PWM)技术——引言
说明:
PWM的思想源于通信技术,全控型器件的发展促进了PWM技术的应用和完善;
PWM技术在逆变电路中的成功应用确定了它在电力电子技术中的重要地位;
PWM技术以其对波形调制的灵活性和通用型,在电力电子领域得到了广泛的应用,成为电力变换器控制的基础。
PWM (Pulse Width Modulation)指脉宽调制技术:
——通过对一系列脉冲的宽度进行调制,等效出所需要的
波形(含形状和幅值)。
PWM的基本原理
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
图6-1 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
)
PWM的基本原理
PWM的调制思想
如何用一系列脉冲来代替一个正弦半波?
O
u
ωt
>
SPWM波
O
u
ωt
>
O
u
ωt
>
固定幅值,使波形调制方案更具可实现性
PWM的基本原理
PWM的调制原理
如何改变正弦波形幅值?
O
u
ωt
>
SPWM波
O
u
ωt
>
O
u
ωt
>
按同一比例改变
各脉冲宽度
如何改变正弦波形频率?
在脉冲周期不变
的条件下,
改变脉冲个数
PWM的基本原理
SPWM的调制
单极性SPWM
—对于正弦波的负半周,采取同样的方法,得到 PWM波形。
O
w
t
U
d
-U
d
双极性SPWM
—根据面积等效原理,正弦波还可等效为右图中的PWM波,而且这种方式在实际应用中更为广泛。
O
w
t
U
d
-
U
d
PWM的基本原理
小结
PWM波可等效的各种波形
直流斩波电路直流波形
SPWM波正弦波形
等效成其他所需波形,如:
所需波形
等效的PWM波
SPWM的调制原理
注:
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。
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SPWM波形。
SPWM生成的基本思想
SPWM的调制原理
SPWM生成的计算方法——特定谐波消去法
波形设计:
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。
O
w
t
u
o
U
d
-
U
d
2
p
p
a
1
a
2
a
3
一种较有代表性的方法