pwm控制技术 105页

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西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心

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作

《电力电子技术》

电子教案

第6章 PWM 控制

技术

第6章   PWM 控制技术
            引言
1  PWM控制的基本原理
2  PWM逆变电路及其控制方法
2.1  计算法和调制法
2.2  异步调制和同步调制
2.3  规则采样法
2.4  PWM逆变电路的谐波分析
2.5  提高直流电压利用率和减少开关次数
2.6  PWM逆变电路的多重化
3  PWM跟踪控制技术
3.1  滞环比较方式
3.2  三角波比较方式
4  PWM整流电路及其控制方法
4.1  PWM整流电路的工作原理
4.2  PWM整流电路的控制方法
          本章小结

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引言

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： 4.1 节斩控式交流调压电路， 4.4 节矩阵式变频电路

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

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6.1 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

图6-1 形状不同而冲量

相同的各种窄脉冲

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6.1 PWM 控制的基本原理

一个实例

图 6-2a 的电路

电路输入： u(t)，窄脉冲，如图 6-1a 、b、c、d所示

电路输出： i(t)，图 6-2b

面积等效原理

图6-2 冲量相同的

各种窄脉冲的响应波形

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6.1 PWM 控制的基本原理

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，可看成 N个彼此相

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图6-3 用PWM

波代替正弦半波

SPWM 波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波

等效的 PWM 波形

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

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6.1 PWM 控制的基本原理

等幅 PWM 波和不等幅 PWM 波

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， 6.4

节的 PWM 整流电路

输入电源是交流，得到不等幅 PWM 波

4.1 节讲述的斩控式交流调压电路， 4.4 节的矩阵式变频电

路

基于面积等效原理进行控制，本质是相同的

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6.1 PWM 控制的基本原理

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 SP

WM 控制相同，也基于等效面积原理

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6.2 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 PWM 逆变电路几乎都是电压型电

路

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6.2.1 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 PW

M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

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

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

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12/11/241PENEC西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心((PENECPENEC))制制作作《电力电子技术》电子教案第6章PWM控制技术第6章PWM控制技术引言6.1PWM控制的基本原理6.2PWM逆变电路及其控制方法6.2.1计算法和调制法6.2.2异步调制和同步调制6.2.3规则采样法6.2.4PWM逆变电路的谐波分析6.2.5提高直流电压利用率和减少开关次数6.2.6PWM逆变电路的多重化6.3PWM跟踪控制技术6.3.1滞环比较方式6.3.2三角波比较方式6.4PWM整流电路及其控制方法6.4.1PWM整流电路的工作原理6.4.2PW...

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