《WM控制技术》课件.ppt

6-1,第六章 PWM控制技术,引言 6.1 PWM控制的基本原理,6-2,第六章 PWM控制技术 引言,PWM (Pulse Width Modulation)控制就是 脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值)。 第3章已涉及到PWM控制，第3章直流斩波电路采用的就PWM技术涉及到了。,6-3,第六章 PWM控制技术 引言,PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得实现PWM控制变得十分容易。 PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。 PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。现在使用的各种逆变电路都采用了PWM技术，因此，本章和第5章（逆变电路）相结合，才能使我们对逆变电路有完整地认识。,6-4,6.1 PWM控制的基本思想,1）重要理论基础面积等效原理,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。,6-5,6.1 PWM控制的基本思想,b),图6-2 冲量相等的各种窄脉冲的响应波形,具体的实例说明“面积等效原理”,a）,u (t)电压窄脉冲，是电路的输入 。 i (t)输出电流，是电路的响应。,6-6,6.1 PWM控制的基本思想,如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波,6-7,6.1 PWM控制的基本思想,若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。,SPWM波,如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波,6-8,6.1 PWM控制的基本思想,对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：,根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。,6-9,6.1 PWM控制的基本思想,6-10,6.1 PWM控制的基本思想,2）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。,6-11,第六章 PWM控制技术 小结,PWM控制技术的地位 PWM控制技术是在电力电子领域有着广泛的应用，并对电力电子技术产生了十分深远影响的一项技术。 器件与PWM技术的关系 IGBT、电力MOSFET等为代表的全控型器件的不断完善给PWM控制技术提供了强大的物质基础。 PWM控制技术用于直流斩波电路 直流斩波电路实际上就是直流PWM电路，是PWM控制技术应用较早也成熟较早的一类电路，应用于直流电动机调速系统就构成广泛应用的直流脉宽调速系统。,6-12,第六章 PWM控制技术 小结,PWM控制技术用于交流交流变流电路 斩控式交流调压电路和矩阵式变频电路是PWM控制技术在这类电路中应用的代表。 目前其应用都还不多。,6-13,第六章 PWM控制技术 小结,PWM控制技术用于逆变电路 PWM控制技术在逆变电路中的应用最具代表性。 正是由于在逆变电路中广泛而成功的应用，才奠定了PWM控制技术在电力电子技术中的突出地位。 除功率很大的逆变装置外，不用PWM控制的逆变电路已十分少见。 第5章因尚未涉及到PWM控制技术，因此对逆变电路的介绍是不完整的。学完本章才能对逆变电路有较完整的认识。,6-14,第六章 PWM控制技术 小结,PWM控制技术用于整流电路 PWM控制技术用于整流电路即构成PWM整流电路。 可看成逆变电路中的PWM技术向整流电路的延伸。 PWM整流电路已获得了一些应用，并有良好的应用前景。 PWM整流电路作为对第2章的补充，可使我们对整流电路有更全面的认识。,6-15,第六章 PWM控制技术 小结,PWM控制技术与相位控制技术 以第2章相控整流电路和第4章交流调压电路为代表的相位控制技术至今在电力电子电路中仍占据着重要地位。 以PWM控制技术为代表的斩波控制技术正在越来越占据着主导地位。 相位控制和斩波控制分别简称相控和斩控。 把两种技术对照学习，对电力电子电路的控制技术会有更明晰的认识。,6-16,PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较，产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍占主导地位,并一直是人们研究的热点。由于PWM可以同时实现变频变压及抑制谐波的特点，由此在交流传动乃至其它能量变换系统中得到广泛应用。PWM控制技术大致可以分为三类，正弦PWM（包括电压，电流或磁通的正弦为目标的各种PWM方案，多重PWM也应归于此类），优化PWM及随机PWM。正弦PWM已为人们所熟知，而旨在改善输出电压、电流波形，降低电源系统谐波的多重PWM技术在大功率变频器中有其独特的优势；而优化PWM所追求的则是实现电流谐波畸变率（THD）最小，电压利用率最高，效率最优，及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。在二十世纪七十年代开始至八十年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般最高不超过5kHz，电机绕组的电磁噪音及谐波引起的振动引起人们的关注。为求得改善，随机PWM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声（在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的），尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此，即使在IGBT