第篇電力電子控制技術演示文稿3-1當前第1頁\共有61頁\編于星期六\18點3-2優選第篇電力電子控制技術當前第2頁\共有61頁\編于星期六\18點PWM調制：全控型開關器件。固定周期T，調制導通時間ton→改變占空比優點：由于T固定，f也固定，電路中電感、變壓器、濾波器等有固定的工作頻率，便于優化設計這些磁性元件。目前應用最廣的控制方式PFM調制：全控型開關器件。固定導通時間ton，改變周期T→占空比D改變。由于T在一個較大的范圍內變化，使電路的工作頻率也相應在較大的范圍內變化，這給電感、變壓器等磁性元件設計帶來一定困難。主要應用于諧振逆變及諧振軟開關中3.1電力電子的控制概述當前第3頁\共有61頁\編于星期六\18點由于晶閘管半控器件的特點，一般較多應用于具有交流電源的變換電路中，利用電源電壓的自然換相方式工作，主電路結構簡單。此時晶閘管一般采用移相觸發或過零觸發方式工作。一、移相觸發的實現方法同步環節：為移相延遲角α提供基準移相環節：提供準確的移相角度α脈沖形成環節：產生一定寬度的脈沖脈沖分配環節：將脈沖分配到每一只SCR脈沖功率放大及驅動：隔離、放大1．模擬實現：集成芯片+少量的外圍元件，即可實現實現方案簡單，但易受參數漂移、溫漂等影響→精度不高，3～5。，三相對稱度不好，具體實現的環節有：3.2晶閘管變換電路的通斷控制當前第4頁\共有61頁\編于星期六\18點同步環節：同步變壓器→過零比較器→施密特觸發器，確保無振蕩脈沖移相環節：運算放大器→控制量Uc，調節Uc大小來改變脈沖產生的時刻脈沖形成環節：單穩態電路脈沖分配環節：邏輯分配脈沖放大與驅動：如下圖2．數字電路實現：精度高，重復性好。采用定時計數方式實現精確移相3.2晶閘管變換電路的通斷控制當前第5頁\共有61頁\編于星期六\18點

假設：用8位二進制數對0～180進行定時計數，則計數器變化1，對應電角度為180/256≈0.723．采用大規模邏輯芯片(CPLD)實現大規模CPLD芯片完成數字電路實現的移相觸發電路4．單片機實現：定時計數，利用程序實現二、過零觸發過零檢測環節、脈沖形成、脈沖分配、放大驅動3.2晶閘管變換電路的通斷控制當前第6頁\共有61頁\編于星期六\18點

假設：用8位二進制數對0～180進行定時計數，則計數器變化1，對應電角度為180/256≈0.723．采用大規模邏輯芯片(CPLD)實現大規模CPLD芯片完成數字電路實現的移相觸發電路4．單片機實現：定時計數，利用程序實現二、過零觸發過零檢測環節、脈沖形成、脈沖分配、放大驅動3.2晶閘管變換電路的通斷控制當前第7頁\共有61頁\編于星期六\18點全控型開關器件的通斷控制方式可分為PWM(PulseWidthModulation)控制和PFM(PulseFrequencyModulation)控制，其中以PWM控制技術應用最為廣泛，PFM控制僅僅在某些特殊的場合才有所應用。PWM控制就是脈寬調制技術：即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得所需要的波形（含形狀和幅值)。全控型器件的發展才使得PWM控制技術變得十分容易實現。PWM控制的思想源于通信技術，但在電力電子的控制中獲得了廣泛應用，它使電力電子裝置的性能大大提高。3.3PWM控制技術當前第8頁\共有61頁\編于星期六\18點3.3PWM控制技術PWM控制技術正是有賴于在逆變電路和直流變換電路中的成功應用，才確定了它在電力電子技術中的重要地位。特別是現在各種逆變電路都采用了PWM技術。在直流變換電路中，由于輸出為直流，因此PWM技術的具體實現方法對輸出性能影響不大。在逆變電路中，由于輸出交流所要求的要素較多（如：頻率、大小、波形），其性能指標依賴于PWM技術的實現方法。當前第9頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM控制的基本思想重要理論基礎——面積等效原理沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同。沖量窄脈沖的面積效果基本相同環節的輸出響應波形基本相同形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖d)單位脈沖函數f(t)d(t)tOa)矩形脈沖b)三角形脈沖c)正弦半波脈沖tOtOtOf(t)f(t)f(t)當前第10頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM控制的基本思想b)沖量相等的各種窄脈沖的響應波形具體的實例說明“面積等效原理”a）u(t)－電壓窄脈沖，是電路的輸入。

i(t)－輸出電流，是電路的響應。

當前第11頁\共有61頁\編于星期六\18點Ouωt>SPWM波

PWM控制的基本思想Ouωt>如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波Ouωt>當前第12頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM控制的基本思想若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。Ouωt>SPWM波Ouωt>如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波Ouωt>當前第13頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM控制的基本思想OwtUd-Ud對于正弦波的負半周，采取同樣的方法，得到PWM波形，因此正弦波一個完整周期的等效PWM波為：OwtUd-Ud根據面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，而且這種方式在實際應用中更為廣泛。當前第14頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM控制的基本思想等幅PWM波輸入電源是恒定直流

直流斬波電路

PWM逆變電路

PWM整流電路不等幅PWM波輸入電源是交流或不是恒定的直流

斬控式交流調壓電路矩陣式變頻電路OwtUd-UdUoωt當前第15頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的調制方法PWM調制技術：源自于通信技術，載波、調制波載波：為特定的高頻波電力電子常用的載波：鋸齒波、三角波調制波：期望被調制的波形，一般頻率遠低于載波一般有：電平、正弦波、正弦波迭加部分諧波調制方法：載波與調制波分別送比較器的反相輸入端和同相輸入端，輸出則獲得PWM調制波調制示例：當前第16頁\共有61頁\編于星期六\18點

鋸齒波調制：a、PWM波頻率＝鋸齒波載波頻率b、PWM寬度：受Uc控制，Uc↑→脈寬↑c、Uc變化時，PWM波前沿不變，后沿變化→單邊調制。傅立葉分析，含有偶次諧波，諧波含量大。直流變換電路的PWM調制可采用鋸齒波載波

三角形載波（等腰三角形）：a、PWM波頻率＝三角形載波頻率b、PWM寬度：受Uc控制，Uc↑→脈寬↑c、Uc變化時，PWM波前后沿對稱變化→雙邊調制，傅立葉分析結果，它不含偶次諧波，諧波含量小逆變電路的PWM調制宜采用三角形載波

PWM的調制方法當前第17頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的調制方法調制波

DC電平：常用于直流開關電源

正弦波：用于逆變電路（SPWM調制）

正弦波+部分諧波(如3次諧波)：用于逆變或變頻電路

當調制波信號中加有3次諧波分量時，所產生的SPWM波也含有3次諧波，如果應用于三相三線制系統中，由于沒有3次諧波電流流通路徑，因此3次諧波分量不會產生不良影響。而它的存在以使輸出電壓升高（即：直流電壓利用率提高），也使開關頻率有所降低，從而降低開關損耗。當前第18頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的調制方法PWM調制方法對逆變電路的輸出性能有較大影響評價SPWM調制方案的優劣：諧波含量：諧波含量應盡可能減小開關頻率：若以較低的開關頻率就能獲得較小的諧波含量，可降低開關損耗電壓利用率：輸出電壓基波有效值/直流母線電壓，越高越好!載波比載波頻率fc與調制信號頻率fr之比稱為載波比N，N=fc/fr調制比調制信號幅值Ur與載波幅值Uc之比稱為調制比M，

M=Ur/Uc當前第19頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的調制方法根據載波和信號波是否同步及載波比的變化情況，PWM調制方式分為異步調制和同步調制。異步調制：載波信號和調制信號不同步的調制方式通常保持fc固定不變，當fr變化時，載波比N是變化的；在信號波的半周期內，PWM波的脈沖個數不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內前后1/4周期的脈沖也不對稱；當fr較低時，N較大，一周期內脈沖數較多，脈沖不對稱產生的不利影響都較小；當fr增高時，N減小，一周期內的脈沖數減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大。當前第20頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的調制方法同步調制

——載波信號和調制信號保持同步的調制方式，當變頻時使載波與信號波保持同步，即N等于常數基本同步調制方式，fr變化時N不變，信號波一周期內輸出脈沖數固定。三相電路中公用一個三角波載波，且取N為3的整數倍，使三相輸出對稱。為使一相的PWM波正負半周鏡對稱，N應取奇數。fr很低時，fc也很低，由調制帶來的諧波不易濾除。fr很高時，fc會過高，使開關器件難以承受。當前第21頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的調制方法分段同步調制

——異步調制和同步調制的綜合應用。把整個fr范圍劃分成若干個頻段，每個頻段內保持N恒定，不同頻段的N不同。在fr高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過高；在fr低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過低。為防止fc在切換點附近來回跳動，采用滯后切換的方法同步調制比異步調制復雜，但用微機控制時容易實現。可在低頻輸出時采用異步調制方式，高頻輸出時切換到同步調制方式，這樣把兩者的優點結合起來。分段同步調制方式舉例

當前第22頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的調制方法雙極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud單極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud單極性調制

獲得的PWM波為單一極性（負半周則通過反相器變換）雙極性調制

獲得的PWM波由正反兩個極性的電平組成由于開關器件的通斷控制規律不同，相應的輸出波形也有較大差別。當前第23頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現模擬電路實現方法載波：a、鋸齒波：恒流充電、短路放電→鋸齒波發生器

b、三角波：恒流充、放電→三角波發生器調制波：a、DC電平

b、正弦波：正弦波發生器、乘法器，有局限性調制器：模擬比較器數字電路實現方法載波：a、鋸齒波：加法計數器

b、三角波：加減計數器＋組合邏輯調制波：提供一個寄存器單元，其內容就是離散化的調制波的二進制數值調制器：數值比較器當前第24頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現單片機片內PWM發生器載波：一般為三角波，載波周期可由CPU程序初始化設定，由硬件電路實現調制波：實際上為一個寄存器，用于存放調制波的大小，其調制波的實際值應由程序計算后賦值到寄存器內調制器：數值比較器，由硬件電路實現，無需CPU干預實時計算法實時而準確地計算PWM波各脈沖寬度和間隔，據此控制開關器件的通斷，得到所需的PWM波形。規則采樣法、直接PWM法、特定諧波消去法、空間矢量PWM法……當前第25頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現1）規則采樣計算法自然采樣法按照SPWM控制的基本原理產生的PWM波的方法，其求解復雜，難以在實時控制中在線計算，工程應用不多。ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d

規則采樣法規則采樣法工程實用方法，效果接近自然采樣法，計算量小得多。不對稱規則采樣三角形載波頂點和底點均采樣對稱規則采樣僅在三角形載波底點采樣當前第26頁\共有61頁\編于星期六\18點不對稱規則采樣在三角形載波頂點與底點采樣，采樣值與三角形載波的交點為PWM脈沖翻轉的時刻右圖所形成的PWM計算如下：其中調制比

PWM的實現當前第27頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現三角波兩個正峰值之間為一個采樣周期Tc。如圖所示確定A、B點，在tA和tB時刻控制開關器件的通斷。脈沖寬度d

和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近。ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d

規則采樣法對稱規則采樣僅在三角形載波底點采樣，采樣值對稱向左右延伸，分別與三角形載波的交點成為PWM脈沖翻轉的時刻。當前第28頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現規則采樣法計算公式推導正弦調制信號波三角波一周期內，脈沖兩邊間隙寬度調制比M，0≤M<1；wr為信號波角頻率從右圖得,

ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d

對稱規則采樣法當前第29頁\共有61頁\編于星期六\18點其中任意區間正弦波面積：PWM波面積為：2）DPWM計算法（直接PWM法）基本思想：等面積或平均值等效法。具體而言：將期望獲得的正弦參考電壓在一個周期內等分為2N個等份，使每個等份內正弦波所圍面積與其PWM波的面積相等。

PWM的實現當前第30頁\共有61頁\編于星期六\18點DPWM算法的特征：

脈寬正比于：若令Am/＝常數，則有：δi=KΔi→輸出具有恒壓頻比特性；若令Am＝常數，則有：δi=KΔi/

→輸出具有恒定輸出電壓特性；特別適應的應用對象：感應電機的變頻調速①脈寬按δi=KΔi計算，則逆變器為恒壓頻比輸出特性，它正是感應電機變頻調速系統所要求的特征（在f<fe時）→電機具有恒轉矩運行特性；②脈寬按δi=KΔi/

計算，則逆變器將輸出恒定的電壓，它正是感應電機變頻調速系統在f>fe時所要求的特征→電機具有恒功率運行特性；

PWM的實現當前第31頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現

以右圖為例說明該方法，設：輸出電壓半周期內，器件通、斷各3次（不包括0和π），共6個開關時刻可控。為減少諧波并簡化控制，要盡量使波形對稱。特定諧波消去法的輸出PWM波形OwtuoUd-Ud2ppa1a2a33）特定諧波消去法這是計算法中一種較有代表性的方法當前第32頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現首先，為消除偶次諧波，使波形正負兩半周期鏡對稱，即其次，為消除諧波中余弦項，應使波形在正半周期內前后1/4周期以π/2為軸線對稱

同時滿足式上述兩式的波形稱為四分之一周期對稱波形，用傅里葉級數表示為

式中，an為當前第33頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現能獨立控制a1、a

2和a

3共3個時刻。該波形的an為

式中n=1,3,5,…OwtuoUd-Ud2ppa1a2a3確定a1的值，再令兩個不同的an=0(n=1,3,5…)，就可建三個方程，求得a1、a2和a3。

特定諧波消去法的輸出PWM波形當前第34頁\共有61頁\編于星期六\18點消去兩種特定頻率的諧波

PWM的實現在三相對稱電路的線電壓中，相電壓所含的3次諧波相互抵消。可考慮消去5次和7次諧波，得如下聯立方程：給定a1，解方程可得a1、a2和a3。a1變，a1、a2和a3也相應改變。當前第35頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現一般在輸出電壓半周期內，器件通、斷各k次，考慮到PWM波四分之一周期對稱，k個開關時刻可控，除用一個自由度控制基波幅值外，可消去k－1個頻率的特定諧波。k的取值越大，開關時刻的計算越復雜。當前第36頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現4）空間矢量PWM法基本思想：將被控對象與逆變電路作為一個整體，建立統一的數學模型，分析出所有可行的開關組合（狀態）對被控對象的影響，然后根據被控對象的給定值與實際值的誤差大小與正負來實時選取最優的開關矢量，達到盡快消除誤差的目的。空間電壓矢量的概念以3相橋式逆變電路180互補工作方式為例來說明，所謂180互補導通工作方式，即在同一瞬間，3相橋的每個輸出相總有一只管導通，因而可用一個“單刀雙擲”開關來等效。當前第37頁\共有61頁\編于星期六\18點

設：上橋臂開關導通其值為“1”。下橋臂開關導通其值為“0”。即 Si＝ i=a,b,c

因此SaSbSc的可行組合共有8種.103.3.3PWM的實現當前第38頁\共有61頁\編于星期六\18點SaSbSc

000001010011100101110111uaubuc

000-E/3-E/32E/3-E/32E/3-E/3-2E/3E/3E/32E/3-E/3-E/3E/3-2E/3E/3E/3E/3-2E/300000-1/2E-1/2E-E0E01/2E1/2E008種開關組合，共產生8個空間電壓向量，其中兩個零電壓矢量，六個非零電壓矢量，這六個非零電壓矢量在空間上互差60。對稱分布。（100）（110）（010）（011）（001）（101）(000,111)ABC3.3.3PWM的實現當前第39頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現5）跟蹤控制法把希望輸出的波形作為指令信號，把實際波形作為反饋信號，通過兩者的瞬時值比較來決定變換電路中各開關器件的通斷，使實際的輸出跟蹤指令信號變化。由此形成PWM跟蹤控制法。常用的PWM跟蹤控制方法滯環比較方式將輸出量控制在指令信號的一個允許誤差帶范圍內上下波動三角波比較方式將輸出量與指令信號的誤差由控制系統的調節器處理后，作為調制波與三角形載波進行調制產生PWM定時比較方式在一個固定的控制周期到來時刻，依據輸出量和指令信號的偏差來決定開關的通斷狀態當前第40頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現滯環比較方式的電流跟蹤控制電流跟蹤控制的基本原理把指令電流i*和實際輸出電流i的偏差i*-i作為滯環比較器的輸入。V1（或VD1）通時，i增大V2（或VD2）通時，i減小通過環寬為2DI的滯環比較器的控制，i就在i*+DI和i*-DI的范圍內，呈鋸齒狀地跟蹤指令電流i*。參數的影響環寬過寬時，開關頻率低，跟蹤誤差大；環寬過窄時，跟蹤誤差小，但開關頻率過高，開關損耗增大。L大時，i

的變化率小，跟蹤慢；L小時，i

的變化率大，開關頻率過高。

滯環比較方式電流跟蹤控制舉例tOiii*+DIi*-DIi*滯環比較方式的指令電流和輸出電流當前第41頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現滯環比較方式電流跟蹤PWM控制的特點硬件電路簡單。實時控制，電流響應快。不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波。和計算法及調制法相比，相同開關頻率時輸出電流中高次諧波含量多。閉環控制，是各種跟蹤型PWM變流電路的共同特點。當前第42頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現滯環比較方式的電壓跟蹤控制把指令電壓u*和輸出電壓u

進行比較，濾除偏差信號中的諧波，濾波器的輸出送入滯環比較器，由比較器輸出控制開關器件的通斷，從而實現電壓跟蹤控制。

電壓跟蹤控制電路舉例當前第43頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現和電流跟蹤控制電路相比，只是把指令和反饋信號從電流變為電壓。輸出電壓PWM波形中含大量高次諧波，必須用適當的濾波器濾除。u*=0時，輸出電壓u為頻率較高的矩形波，相當于一個自勵振蕩電路。u*為直流信號時，u產生直流偏移，變為正負脈沖寬度不等，正寬負窄或正窄負寬的矩形波。u*為交流信號時，只要其頻率遠低于上述自勵振蕩頻率，從u中濾除由器件通斷產生的高次諧波后，所得的波形就幾乎和u*

相同，從而實現電壓跟蹤控制。當前第44頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現負載+-iUi*U+-iVi*V+-iWi*WUdC+-C+-C+-三相三角波發生電路AAA三角形比較方式基本原理不是把指令信號和三角波直接進行比較，而是通過閉環來進行控制。把指令電流i*U、i*V和i*W和實際輸出電流iU、iV、iW進行比較，求出偏差，通過放大器A放大后，再去和三角波進行比較，產生PWM波形。放大器A通常為比例積分特性或比例特性，其系數直接影響電流跟蹤特性。特點開關頻率固定，等于載波頻率，高頻濾波器設計方便。為改善輸出電壓波形，三角波載波常用三相三角波載波。和滯環比較控制方式相比，這種控制方式輸出電流所含的諧波少。三角波比較方式電流跟蹤PWM控制當前第45頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現不用滯環比較器，而是設置一個固定的時鐘。以固定采樣周期對指令信號和被控制變量進行采樣，根據偏差的極性來控制開關器件通斷。在時鐘信號到來的時刻，如i<i*，V1通，V2斷，使i增大。如i>i*，V1斷，V2通，使i減小。每個采樣時刻的控制都使實際電流與指令電流的誤差減小。用定時比較方式時，器件的最高開關頻率為時鐘頻率的1/2。和滯環比較方式相比，電流控制誤差沒有一定的環寬，控制的精度低一些。滯環比較方式和三角波比較方式常用于模擬控制系統，而定時比較方式常用于微機控制系統。定時比較方式當前第46頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現6）PWM的特殊調制方式在SPWM調制技術中，一般情況下調制波總是被設定成純正弦信號的。如果將調制波設定成某些特定的波形或在正弦波基礎上迭加一定的諧波成分，可以提高直流母線電壓的利用率，減小開關器件的開關頻率。幾種特殊的PWM調制方法梯形波調制以梯形波作為調制信號，與三角形載波進行調制，可提高直流母線電壓的利用率，但獲得的PWM波將含有低次諧波。正弦調制波迭加三次諧波或直流分量一般應用于三相逆變電路的線電壓輸出，用以提高直流電壓利用率，并盡量減小開關頻率。而此時直流分量或三次諧波分量在線電壓輸出不出現（相電壓相減而抵消）。當前第47頁\共有61頁\編于星期六\18點ucurUurVurWuuUN'OwtOwtOwtOwtuVN'uUV

PWM的實現梯形波為調制信號的PWM控制梯形波調制方法采用梯形波作為調制信號，可有效提高直流電壓利用率。梯形波的形狀用三角化率s=Ut/Uto描述，Ut為以橫軸為底時梯形波的高，Uto為以橫軸為底邊把梯形兩腰延長后相交所形成的三角形的高。s=0時梯形波變為矩形波，s=1時梯形波變為三角波。梯形波含低次諧波，PWM波含同樣的低次諧波。低次諧波（不包括由載波引起的諧波）產生的波形畸變率為d。當前第48頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現d和U1m/Ud隨s

變化的情況。s變化時各次諧波分量幅值Unm和基波幅值U1m之比。U,d00.20.40.60.81.0d0.20.40.60.81.01.21mUdUdU1ms

變化時的d

和直流電壓利用率

s0.20.40.60.81.0s5wr00.10.27wr11wr13wrU1mUmn

s變化時的各次諧波含量梯形波調制的缺點:輸出波形中含5次、7次等低次諧波s=0.4時，諧波含量也較少，約為3.6%，直流電壓利用率為1.03，綜合效果較好。當前第49頁\共有61頁\編于星期六\18點正弦波迭加三次諧波的調制方法該方法用于線電壓控制，它適當地利用多余的一個自由度來改善控制性能。

PWM的實現uucr1uOwturur1uOwtur3

疊加3次諧波的調制信號目標——使輸出線電壓不含低次諧波，同時盡可能提高直流電壓利用率，并盡量減少器件開關次數。直接控制手段仍是對相電壓進行控制，但控制目標卻是線電壓鞍形波的基波分量幅值大。除疊加3次諧波外，還可疊加其他3倍頻的信號，也可疊加直流分量，都不會影響線電壓。疊加三次諧波在相電壓調制信號中疊加3次諧波，使之成為鞍形波，輸出相電壓中也含3次諧波，且三相的三次諧波相位相同。合成線電壓時，3次諧波相互抵消，線電壓為正弦波。當前第50頁\共有61頁\編于星期六\18點

PWM的實現線電壓控制方式舉例（疊加3倍次諧波和直流分量）

線電壓控制方式舉例疊加up，既包含3倍次諧波，也包含直流分量，up大小隨正弦信號的大小而變化。設三角波載波幅值為1，三相調制信號的正弦分別為urU1、urV1和urW1，令

up＝－min(urU1,urV1,urW1)－1

則三相的調制信號分別為：當前第51頁\共有61頁\編于星期六\18點3.3.3PWM的實現不論urU1、urV1和urW1幅值的大小，urU、urV、urW總有1/3周期的值和三角波負峰值相等。在這1/3周期中，不對調制信號值為-1的相進行控制，只對其他兩相進行控制，這種控制方式稱為兩相控制方式

。

優點（1）在1/3周期內器件不動作，開關損耗減少1/3。（2）最大輸出線電壓基波幅值為Ud，直流電壓利用率提高。（3）輸出線電壓不含低次諧波，優于梯形波調制方式。當前第52頁\共有61頁\編于星期六\18點3.4一個完整的控制系統實例分析控制系統實例分析——PWM整流電路實用的整流電路幾乎都是晶閘管整流或二極管整流。晶閘管相控整流電路：輸入電流滯后于電壓，諧波分量大，功率因數很低。二極管整流電路：雖位移因數接近1，但輸入電流中諧波分量很大，所以功率因數也很低。把逆變電路中的SPWM控制技術用于整流電路，就形成了PWM整流電路。控制PWM整流電路，使其輸入電流非常接近正弦波，且和輸入電壓同相位，功率因數近似為1，也稱單位功率因數變流器，或高功率因數整流器。當前第53頁\共有61頁\編于星期六\18點1．單相PWM整流電路

單相PWM整流電路4.4.1PWM整流電路的工作原理PWM整流電路也可分為電壓型和電流型兩大類，目前電壓型的較多。半橋電路直流側電容必須由兩個電容串聯，其中點和交流電源連接。

單相半橋電路

交流側電感Ls包括外接電抗器的電感和交流電源內部電感，是電路正常工作所必須的。全橋電路直流側電容只要一個就可以。

單相全橋電路當前第54頁\共有61頁\編于星期六\18點4.4.1PWM整流電路的工作原理(1)單相全橋PWM整流電路的工作原理正弦信號波和三角波相比較的方法對右圖中的V1~V4進行SPWM控制，就可以在橋的交流輸入端AB產生一個SPWM波uAB。uAB中含有和正弦信號波同頻率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波載波有關的頻率很高的諧波，不含有低次諧波。由于Ls的濾波作用，諧波電壓只使is產生很小的脈動。當正弦信號波頻率和電源頻率相同時，is也為與電源頻率相同的正弦波。us一定時，is幅值和相位僅由uAB中基波uABf的幅值及其與us的相位差決定。改變uABf的幅值和相位，可使is和us同相或反相，is比us超前90°，或使is與us相位差為所需角度。當前第55頁\共有61頁\編于星期六\18點4.4.1PWM整流電路的工作原理PWM整流電路的運行方式向量圖a)整流運行b)逆變運行c)無功補償運行d)超前角為j

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