文档介绍：Power Electronics
广东工业大学
第6章 PWM控制技术
PWM的基本原理
PWM逆变电路及其控制方法
PWM跟踪控制技术
PWM整流电路及其控制方法
本章小结
1
Power Electronics
广东工业大学
第6章 PWM控制技术
PWM控制
对脉冲的宽度进行调制的技术
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(含形状和幅值)
直流斩波电路
斩控式交流调压电路
矩阵式变频电路
2
Power Electronics
广东工业大学
PWM控制的基本原理
采样控制理论中一个重要结论
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
如果把各输出波形用傅里叶变换分析,则其低频段非常接近,仅在高频段略有差异
3
Power Electronics
广东工业大学
图a为方波窄脉冲、图b为三角波窄脉冲、图c为正弦半波窄脉冲,它们的面积都等于1,当它们分别加在具有惯性的同一环节上时,其输出响应基本相同
当窄脉冲变为图6-1d的单位冲击函数δ(t)时,环节的响应即为该环节的脉冲过渡函数
f
(
t
)
d
(
t
)
t
O
a)
b)
c)
d)
t
O
f
(
t
)
t
O
f
(
t
)
t
O
f
(
t
)
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
4
Power Electronics
广东工业大学
i
(
t
)
u
(
t
)
i(t)
t
0
a)
b)
图6-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
u(t)为电压窄脉冲,为电路的输入,电流i(t)为电路的输出, i(t)的上升阶段,脉冲形状不同, i(t)得形状也略有不同,但其下降段则几乎完全相同,脉冲越窄,各i(t)波形的差异也越小
如周期性地施加上述脉冲,则响应i(t)也是周期性的
用傅里叶级数分解后,各i(t)在低频段的特性将非常接近,仅在高频段有所不同
上述原理为面积等效原理,是PWM控制技术的重要理论基础
5
Power Electronics
广东工业大学
将图6-3a的正弦波分成N个比此相连的脉冲序列所组成的波形,这些脉冲宽度相等,为π/N,但幅值不等,各脉冲幅值按正弦规律变化
a
O
u
ωt
>
b
图6-3 用PWM波代替正弦半波
如将脉冲序列用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的重点和相应的正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积相等,得图6-3b脉冲序列,即PWM波形
6
Power Electronics
广东工业大学
脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形
SPWM波形
SPWM波形
等幅PWM(直流电源产生)
不等幅PWM(交流电源产生)
直流斩波电路得到的PWM波是等效直流波形,SPWM波得到的是等效正弦波
7
Power Electronics
广东工业大学
第6章 PWM控制技术
PWM的基本原理
PWM逆变电路及其控制方法
PWM跟踪控制技术
PWM整流电路及其控制方法
本章小结
8
Power Electronics
广东工业大学
PWM逆变电路及其控制方法
计算法和调治法
异步调制和同步调制
规则采样法
PWM逆变电路的谐波分析
提高直流电压利用率和减少开关次数
PWM逆变电路多重化
9
Power Electronics
广东工业大学
计算法和调制法
计算法
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
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,通过信号波得调制得到所期望的PWM波形
10