现代电力电子技术第四讲

现代电力电子技术 第四讲PWM控制技术 4 1调制方法把恒定直流变换为交流的方法 脉冲幅度调制 PAM 输出脉冲等宽不等高脉冲频率调制 PFM 脉冲宽度保持相对恒定 改变频率 定宽调频控制脉冲宽度调制 PWM 脉冲频率保持不变 改变脉冲宽度 定频调宽控制特点 PAM 需调节直流电压的值 谐波含量大PFM 实现相对较难PWM 分析 控制 实现容易 谐波小 4 2PWM控制的理论依据依据 面积等效原理作用对象 惯性环节作用量 窄脉冲 电压 电流 4 3PWM技术的发展电压波形正弦 电流波形正弦 电机的磁通正弦 降低电机转矩脉动和减小谐波4 4PWM控制技术中的一些概念SPWM 宽度按正弦规律变化的一系列脉冲 用以等效正弦波 调制 源于通信系统 把要传输的信号附着在另一个信号 载体电波 上 以利于传输 解调 把已调制的信号还原为原来的信号 载波 载体电波 用于搭载信号波的波 信号波 要传输的信息波 调制波 用信号波与载波合成的过程叫调制过程 实际是用信号波调制载波 故把信号波也称为调制波 4 5SPWM波形生成方法一 等面积法 计算法 二 调制法1 自然采样法2 规则采样法 1 自然采样法 2 规则采样法 三 准正弦波脉冲宽度调制法前述SPWM控制的调制波是正弦波 当其峰值大于三角波的峰值时 会出现过调制 如图所示 SPWM脉冲出现重叠现象 脉冲宽度不再遵循正弦调制波的规律 SPWM不再很好地代表正弦波 其谐波含量较大 因而必须使三角载波的幅值大于正弦波幅值 1 采用梯形波作为调制波 2 采用鞍形波作为调制波 四 低次谐波消去法SPWM波是宽度按正弦规律变化的脉冲序列 根据傅里叶级数分析 如果该波形的正负半周以原点为对称 则输出波形中不含偶次谐波 并且如果输出半周内的脉冲又以1 4周期轴线为对称 则输出波形中不含余弦分量 此时SPWM波形可以傅里叶级数表示为 假设SPWM在一周内有9个脉冲 与横轴有18个交点 且波形以1 4周期为对称 只要确定其中四个开关点 1 2 3 4 其他交点则可以类推 在三相角型或星型无中线连接负载中 由于各相零序谐波分量 3的整数倍次谐波 的大小和相位都相同 负载的相电压与线电压中均不包含零序谐波分量 因此只考虑消除5 7 11次谐波 于是令5 7 11次谐波的幅值a5 a7 a11为0 解上列方程组 可得 1 2 3 4四个交点时刻 以这四个交点时刻得到的SPWM波形中就不含5 7 11次谐波 五 电流跟踪型PWM控制技术 三相滞环比较电流跟踪型PWM逆变电路 六 电压空间矢量PWM SVPWM 控制技术电压空间矢量 SpaceVectorPWM 是研究交流电动机三相电压与电动机旋转磁场关系而提出的虚构物理量 三相交流电动机在定子绕组上施加三相对称交流电压 在定子绕组中即产生定子电流和磁通 把跟踪磁链矢量的问题转化为控制电压空间矢量的问题 旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹 三相桥式逆变电路为异步电动机供电原理图 逼近圆形的多边形磁链轨迹 电压空间矢量的合成 七 异步电动机的矢量控制略八 异步电动机的直接转矩控制略4 6参考资料1 电力电子技术基础 洪乃刚