文档介绍：第6章PWM控制技术
电力电子技术教案
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第6章PWM控制技术
主要内容：PWM控制的基本原理、控制方式与 PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析，PWM整流电路。
重点：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。
难点：PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析。
基本要求：掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，了解PWM 逆变电路的谐波分析，了解跟踪型 PWM逆变电路，了解PWM整流电路。
PWM(Pulse Width Modulation)控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。第 3、4章已涉及这方面内容：
第3章：直流斩波电路采用，第4章有两处：，频电路。
本章内容
PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是 PWM型，PWM
控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
本章主要以逆变电路为控制对象来介绍 PWM控制技术，也介绍PWM整流电路
1 PWM控制的基本原理
理论基础：
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。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在
高频段略有差异
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图6-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
面积等效原理：
分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L电路)上，如图6-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异
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也越小。如果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将可
看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
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a)
b)
图6-2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波 N等分，看成N个相连的
脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积(冲量)相等，宽度按正弦规律变化。
SPWM波形一一脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM波形。
a)
b)
图6-3用PWM波代替正弦半波
要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。等幅PWM波和不等幅PWM波：
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由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波，如直流斩波电路及本章主要介绍的 PWM逆变电路，。输入电源是交流，得到不等幅 PWM波，节讲述的斩控式交流调压电路，。基于面积等效原理，本质是相同的。
PWM电流波：
电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。
PWM波形可等效的各种波形：
直流斩波电路：等效直流波形
SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。
2 PWM逆变电路及其控制方法
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。本节内容构成了本章的主体
PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的几乎都是电压型。
（1）计算法和调制法
1、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。
缺点：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
2、调制法
输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称；与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲