SPWM的波形與生成原理精講

1、采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果根本相同。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論根底，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)那么對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。自然采樣法是一種基于面積等效理念的能量轉(zhuǎn)換形式，其原理極為簡(jiǎn)單而且直觀，并具備十分確切的數(shù)理依據(jù)，通用性及可操作性也很強(qiáng)。當(dāng)正弦基波與假設(shè)干個(gè)等幅的三角載波在時(shí)間軸上相遇時(shí)，并令正弦波的零點(diǎn)與三角波的峰點(diǎn)處于同相位圖2a，所得的交點(diǎn)p表達(dá)為時(shí)間意義上的

2、相位角和對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)幅值，交點(diǎn)間的相位區(qū)間段表示以正弦局部為有效輸出的矩形脈沖群。由此，SPWM波的根本概念是每一周期的基波與假設(shè)干個(gè)載波進(jìn)行調(diào)制載波的數(shù)量與基波之比即為載波比，并依次按正弦函數(shù)值定位的有效相位區(qū)間集合成等幅不等寬且總面積等效于正弦量平均值的正弦化脈沖序列。對(duì)應(yīng)于正弦量的正負(fù)半周，實(shí)施雙路調(diào)制或單路分相處理及放大后，控制驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件運(yùn)行，最終得正弦化交流量的樣本波形如圖3所示，濾波后流經(jīng)負(fù)載的電流即為正弦波電流。 逆變技術(shù)的核心標(biāo)的是求得頻率的變換，是將直流量變換為給定頻率或輸出頻率可變的正弦交流量，逆變技術(shù)本身是一種手段。其中，更為廣泛的工程應(yīng)用是ACDCAC變換，梯形波為

3、調(diào)制信號(hào)的PWM控制1.17 GTR對(duì)基極驅(qū)動(dòng)電路的要求是什么？答：要求如下：1提供適宜的正反向基流以保證GTR可靠導(dǎo)通與關(guān)斷，2實(shí)現(xiàn)主電路與控制電路隔離，3自動(dòng)保護(hù)功能，以便在故障發(fā)生時(shí)快速自動(dòng)切除驅(qū)動(dòng)信號(hào)防止損壞GTR。4電路盡可能簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)。1.18在大功率GTR組成的開關(guān)電路中為什么要加緩沖電路?答：緩沖電路可以使GTR在開通中的集電極電流緩升，關(guān)斷中的集電極電壓緩升，防止了GTR同時(shí)承受高電壓、大電流。另一方面，緩沖電路也可以使GTR的集電極電壓變化率和集電極電流變化率得到有效值抑制，減小開關(guān)損耗和防止高壓擊穿和硅片局部過熱熔通而損壞GTR。1.19與GTR相比

4、功率MOS管有何優(yōu)缺點(diǎn)?答：GTR是電流型器件，功率MOS是電壓型器件，與GTR相比，功率MOS管的工作速度快，開關(guān)頻率高，驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，無二次擊穿問題，平安工作區(qū)寬，并且輸入阻抗可達(dá)幾十兆歐。但功率MOS的缺點(diǎn)有：電流容量低，承受反向電壓小。1.20從結(jié)構(gòu)上講，功率MOS管與VDMOS管有何區(qū)別?答：功率MOS采用水平結(jié)構(gòu)，器件的源極S，柵極G和漏極D均被置于硅片的一側(cè)，通態(tài)電阻大，性能差，硅片利用率低。VDMOS采用二次擴(kuò)散形式的P形區(qū)的N+型區(qū)在硅片外表的結(jié)深之差來形成極短的、可精確控制的溝道長(zhǎng)度13、制成垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以直接裝漏極、電流容量大、集成度高。1.21試說明VDM

5、OS的平安工作區(qū)。答：VDMOS的平安工作區(qū)分為：1正向偏置平安工作區(qū)，由漏電源通態(tài)電阻限制線，最大漏極電流限制線，最大功耗限制線，最大漏源電壓限制線構(gòu)成。2開關(guān)平安工作區(qū)：由最大峰值漏極電流ICM，最大漏源擊穿電壓BUDS最高結(jié)溫IJM所決定。3換向平安工作區(qū)：換向速度一定時(shí)，由漏極正向電壓UDS和二極管的正向電流的平安運(yùn)行極限值IFM決定。1.22試簡(jiǎn)述功率場(chǎng)效應(yīng)管在應(yīng)用中的考前須知。答：1過電流保護(hù)，2過電壓保護(hù)，3過熱保護(hù)，4防靜電。1.23與GTR、VDMOS相比，IGBT管有何特點(diǎn)?答：IGBT的開關(guān)速度快，其開關(guān)時(shí)間是同容量GTR的1/10，IGBT電流容量大，是同容量MOS的10倍；與VDMOS、GTR相比，IGBT的耐壓可以做得很高，最大允許電壓UCEM可達(dá)4500V，IGBT的最高允許結(jié)溫TJM為150，而且IGBT的通態(tài)壓降在室溫和最高結(jié)溫之間變化很小，具有良好的溫度特性；通態(tài)壓降是同一耐壓規(guī)格VDMOS的1/10，輸入阻抗與MOS同。1.25在SCR、GTR、IGBT、GTO、M