SPWM控制技术ppt课件

1、1SPWM控制技术控制技术一一.SPWM逆变器的工作原理逆变器的工作原理SPWM逆变器逆变器:其期望输出电压波形为正弦波的逆变器其期望输出电压波形为正弦波的逆变器.就目前的技术而言就目前的技术而言,还不能制造出功率大、体积小、输出波形如同正弦波发生还不能制造出功率大、体积小、输出波形如同正弦波发生器那样标准的可变频变压的逆变器器那样标准的可变频变压的逆变器.2目前所采用的一种基于等效原理的目前所采用的一种基于等效原理的易实现的方法易实现的方法:就是使逆变器的输就是使逆变器的输出波形为一系列与正弦波等效的等出波形为一系列与正弦波等效的等幅不等宽的矩形脉冲波形幅不等宽的矩形脉冲波形.等效的原则等效

2、的原则:每一等分区间内正弦每一等分区间内正弦波的面积与矩形波的面积相等波的面积与矩形波的面积相等,具具体等效方法如右图示体等效方法如右图示.t0 0O Otuu3二二.单、双极性单、双极性SPWM技术技术1.1.单极性单极性SPWM技术技术t0 0O Otuu等效正弦波等效正弦波调制波调制波载波载波4Fig4单相单极性SPWM逆变电路1 2 3 4 11 10 2t6,14 PffNrc单极性SPWM电压波形单极性SPWM电压波形2 trrfv ,dVccfv ,abvO OO O12 1123456（b）由 相交确定开关点（b）由 相交确定开关点rcvv,0)1(0)2(ab31crdab3

3、2crrab42crdab41crr4321vTDTvvVvTTvvvvTDTvvVvTTvvvTTTT通，、通应为通，通，通、，负半周正弦通，、通应为通，通，通、，正半周正弦互补通、断与互补通、断与dV3T4T3D4Db b1T2T1D2Da aai负载rv驱动信号生成电路驱动信号生成电路-1+- -cv三角波三角波正弦波正弦波-1+-+-AB11,TVg22,TVg44,TVg33,TVgAVAVBVBV+T1,T2高频臂高频臂T3,T4工频臂工频臂5SPWM逆变器的工作原理逆变器的工作原理+-1-1+-+-1-1+-V Vg1 Tg1 T1 1V Vg4 Tg4 T4 4V Vg6 Tg

4、6 T6 6V Vg3 g3 T T3 3cV+-1-1+-V Vg2 Tg2 T2 2V Vg5 Tg5 T5 5参参考考波波形形成成VRVR+ +rfcfoVoVrmV)(tVar)(tVbr)(tVcr 驱动信号 驱动信号- -三角波振荡器三角波振荡器AC-DC-AC变频器主电路原理图UWVRST1VT3VT5VT4VT6VT2VTM36单极性调制的工作原理及工作特点单极性调制的工作原理及工作特点(1) (1) 工作原理工作原理( (以以A A相为例结合下图讲解相为例结合下图讲解) )在正半周内在正半周内, ,A相的相的VT1反复通断反复通断. .当参考电压当参考电压Var大于三角波电压

5、大于三角波电压Vc时时, ,相应比较相应比较器的输出电压器的输出电压Vda为为“正正”电平电平, ,反之则产生反之则产生“零零”电平电平. .负半周用同样的方法调制后在倒相而成负半周用同样的方法调制后在倒相而成. .在负半周内在负半周内,A,A相的相的VT4反复通断反复通断. .B、C两相只是相位上分别相差两相只是相位上分别相差120120O O7t0 0O Otuu等效正弦波等效正弦波调制波调制波载波载波1VT4VTZ Z+-1-1+-+-1-1+-V Vg1 Tg1 T1 1V Vg4 Tg4 T4 4V Vg6 Tg6 T6 6V Vg3 g3 T T3 3cV+-1-1+-V Vg2

6、Tg2 T2 2V Vg5 Tg5 T5 5参参考考波波形形成成VRVR+ +rfcfoVoVrmV)(tVar)(tVbr)(tVcr 驱动信号 驱动信号- -三角波振荡器三角波振荡器8(2) 工作特点工作特点采用单极性控制时采用单极性控制时,在正弦波的半个周期内每相只有一个开关器件开通或关断在正弦波的半个周期内每相只有一个开关器件开通或关断.也就是也就是在正弦波的正半周内逆变桥同一桥臂上的上半桥臂上的开关管在正弦波的正半周内逆变桥同一桥臂上的上半桥臂上的开关管(如如VT1)按脉冲序按脉冲序列的规律时通时断地工作列的规律时通时断地工作,而下半桥臂上的开关管而下半桥臂上的开关管(如如VT4)完

7、全截止完全截止;在负半周内在负半周内,两个器件的工作情况则正好相反两个器件的工作情况则正好相反.流经负载流经负载Z的便是正的便是正,负交替交变电流负交替交变电流.92.2.双极性双极性SPWM技术技术(1)工作原理工作原理ACAT1T4T6T3BT5T2dV21dV210(a)电路(a)电路BC+-1+-+-1+-Vg1 T1Vg4 T4Vg6 T6Vg3 T3cV+-1+-Vg2 T2Vg5 T5参考波形成VR+rfcfoVoVrmV)(tVar)(tVbr)(tVcr(b) 驱动信号(b) 驱动信号- 三相逆变器 三相逆变器SPWM控制原理控制原理(c)电压波形图(c)电压波形图tttt0

8、 00 00 00 00Cv0Bv0Avcrvbrvarvcvarv10(2)(2)工作特点工作特点双极性调制时双极性调制时,逆变器同一桥臂上、下两个开关器件交替通断逆变器同一桥臂上、下两个开关器件交替通断,处于互补工作处于互补工作方式方式.(例如例如A相相VT1和和VT4交替通断交替通断,当当Var Vc时时, , VT1导通导通,V,Vaoao=+V=+Vd d/2;/2;反之反之, ,当当Var Vc时时, , VT4导通导通, V, Vaoao=-V=-Vd d/2./2.类似地类似地, , B相相VT3和和VT6交替通断交替通断; C相相VT5和和VT2交替通断交替通断.)相电压为在

9、相电压为在+V+Vd d/2/2和和-V-Vd d/2/2之间跳变的脉冲波之间跳变的脉冲波. .线电压为幅值为线电压为幅值为+V+Vd d和和-V-Vd d的脉冲波的脉冲波, ,与单极性调制时相同与单极性调制时相同. .11三三.同步调制和异步调制同步调制和异步调制载波比载波比(N):载波频率载波频率fc与调制波频率与调制波频率fr之比之比,即即N= fc / fr视视载波比的变化与否有载波比的变化与否有同步调制和异步调制同步调制和异步调制之分之分.1.同步调制同步调制(N为常数为常数)2.异步调制异步调制(N不为常数不为常数)3.分段同步调制分段同步调制12四四.SPWM的数字采样法的数字采

10、样法(SPWM波形的软件生成法波形的软件生成法)根据根据SPWM逆变器的工作原理逆变器的工作原理, ,当载波比为当载波比为N N时时, ,在逆变器输出的一个周期内在逆变器输出的一个周期内, ,正弦调制波与三角载波应有正弦调制波与三角载波应有2N2N个交点个交点. .即三角载波变化一个周期内即三角载波变化一个周期内, ,它与正弦它与正弦波相交两次波相交两次, ,相应的逆变器功率器件通断各一次相应的逆变器功率器件通断各一次. .要准确生成这样的要准确生成这样的SPWM波形波形,就得尽量精确计算功率器件的导通时刻和关断就得尽量精确计算功率器件的导通时刻和关断时刻时刻.功率器件导通的区间就是脉冲宽度功

11、率器件导通的区间就是脉冲宽度;其关断区间就是脉冲的间隙时间其关断区间就是脉冲的间隙时间.13 表格法表格法(ROM法法) SPWM 随时计算法随时计算法(RAM法法) 波形的波形的软件软件生成法生成法 等效面积法等效面积法 实时计算法实时计算法 自然采样法自然采样法 规则采样法规则采样法(对称对称 和不对称规则和不对称规则 采样法采样法)141.自然采样法自然采样法t1 1AtA AB BtM1sinBt2t2tCT2t1t3tt152.2.规则采样法规则采样法(1)(1)在三角载波每一周期的正在三角载波每一周期的正峰值找到正弦调制波上的峰值找到正弦调制波上的对应点对应点. .由于采样水平线与三角载由于采样水平线与三角载波的交点位于同一侧波的交点位于同一侧, ,因因此脉冲宽度明显减小此脉冲宽度明显减小, ,易易造成控制误差造成控制误差. .t1 1AtABtM1sinBtCT2t1t3ttD162.2.规则采样法规则采样法(2)(2)在三角载波每一周期的负在