《電力電子技術(shù)》電子課件(高職高專第5版)-4.5-逆變器的SPWM控制技術(shù)

4.5逆變器的SPWM

控制技術(shù)電力電子技術(shù)(第5版)第4章無源逆變電路4.5.1SPWM控制的基本原理將一個(gè)正弦波半波電壓分成N等份，并把正弦曲線每一等份所包圍的面積都用一個(gè)與其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，且矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)正弦等份的中點(diǎn)重合，得到如圖4.5.1（b）所示的脈沖列。這就是PWM波形。正弦波的另外一個(gè)半波可以用相同的辦法來等效。PWM被形的脈沖寬度是按正弦規(guī)律變化，稱為SPWM（SinusoidalPulseWidthModulation）波形。圖4.5.1SPWM電壓等效正弦電壓

對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(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者其它所需要的波形。

1、PWM產(chǎn)生原理：2、SPWM控制方式：4.5.2單極性SPWM控制方式在ur的正半周期，T1保持導(dǎo)通，T4交替通斷。當(dāng)ur>

uc時(shí)，使T4導(dǎo)通，負(fù)載電壓u0=Ud；當(dāng)ur≤uc時(shí)，使T4關(guān)斷，由于電感負(fù)載中電流不能突變，負(fù)載電流將通過D3續(xù)流，負(fù)載電壓u0=0。在ur的負(fù)半周，保持T2導(dǎo)通，使T3交替通斷。當(dāng)ur<

uc時(shí)，使T3導(dǎo)通，u0=-Ud；當(dāng)ur≥uc時(shí)，使T3關(guān)斷，負(fù)載電流將通過D4續(xù)流，負(fù)載電壓u0=0。

圖4.5.2電壓型單相橋PWM逆變電路原理圖

圖4.5.3單極性PWM控制方式

1、定義：三角載波只在一個(gè)方向變化得到的PWM波形也只在一個(gè)方向變化的控制方式稱為單極性SPWM控制方式。2、原理：載波信號(hào)uc在信號(hào)波正半周為正極性的三角波，在負(fù)半周為負(fù)極性的三角波，調(diào)制信號(hào)ur和載波uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制逆變器晶體管T3、T4的通斷。3、控制：調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)ur的幅值可以使輸出調(diào)制脈沖寬度作相應(yīng)的變化，這能改變逆變器輸出電壓的基波幅值，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的平滑調(diào)節(jié)；改變調(diào)制信號(hào)ur的頻率則可以改變輸出電壓的頻率。從調(diào)節(jié)的角度來看，SPWM逆變器非常適用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。圖4.5.3單極性PWM控制方式

4.5.2單極性SPWM控制方式4.5.3雙極性SPWM控制方式

圖4.5.4雙極性PWM控制方式

2、控制：在ur的正負(fù)半周內(nèi)，在調(diào)制信號(hào)ur和載波信號(hào)uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制各開關(guān)器件的通斷。當(dāng)ur>

uc時(shí)，使晶體管T1

、T4導(dǎo)通，使T2

、T3關(guān)斷，此時(shí)，u0=Ud；當(dāng)ur<

uc時(shí)，使晶體管T2

、T3導(dǎo)通，使T1

、T4關(guān)斷，此時(shí)，u0=-Ud。在ur的一個(gè)周期內(nèi)，PWM輸出只有±Ud兩種電平。逆變電路同一相上下兩臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是互補(bǔ)的。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了防止上下兩個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通而造成短路，在給一個(gè)臂施加關(guān)斷信號(hào)后，再延遲△t時(shí)間，然后給另一個(gè)臂施加導(dǎo)通信號(hào)。延遲時(shí)間的長短取決于功率開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間。需要指出的是，這個(gè)延遲時(shí)間將會(huì)給輸出的PWM波形帶來不利影響，使其偏離正弦波。

1、定義：三角載波是正負(fù)兩個(gè)方向變化，所得到的SPWM波形也是在正負(fù)兩個(gè)方向變化控制方式。

4.5.4三相橋式逆變電路的SPWM控制

圖4.5.5電壓型三相橋式逆變電路的PWM控制方式2、工作原理：A、B、C三相的PWM控制公用一個(gè)三角波載波信號(hào)uc，三相調(diào)制信號(hào)urA、urB、urC分別為三相正弦信號(hào)，其幅值和頻率均相等，相位依次相差120°。A、B、C三相PWM控制規(guī)律相同。1、控制方式：雙極性方式。4.5.4三相橋式逆變電路的SPWM控制當(dāng)urA>uc時(shí)，使T1導(dǎo)通，使T4關(guān)斷，則A相相對(duì)于直流電源假想中點(diǎn)N的輸出壓；當(dāng)urA<uc時(shí)，使T1關(guān)斷，使T4導(dǎo)通，則。T1、T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)始終互補(bǔ)。其余兩相控制規(guī)律相同。當(dāng)給T1(T4)加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是T1(T4)導(dǎo)通，也可能是D1(D4)續(xù)流導(dǎo)通，這取決于阻感負(fù)載中電流的方向。輸出相電壓和線電壓的波形如圖4.5.6所示。3、控制過程：（以A相為例）圖4.5.6電壓型三相橋式逆變電路的PWM波形4.5.5SPWM控制的逆變電路的優(yōu)點(diǎn)

（1）

可以得到接近正弦波的輸出電壓，滿