中国矿业大学-电力电子-考研课件第6章-逆变电路

第六章逆变电路—交-直-交变频电路基础6.1变频器的基本概念6.2电压逆变器6.4PWM控制技术6.3电流逆变器6.5PWM整流器原理和控制方法6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理1.变频器的电路构成整流器:将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能,可以是不可控的，也可以是可控的。6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理1.变频器的电路构成滤波器:将脉动的直流量滤波成平直的直流量,可以对直流电压滤波(用电容),也可以对直流电流滤波(用电感)

因为逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论电动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不会为1，总会有无功功率的交换，要靠中间直流环节的储能元件来缓冲。逆变器:将直流电能逆变为交流电能,直接供给负载,它的输出频率和电压均与交流输入电源无关,称为无源逆变器。它是变频器的核心。6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理1.变频器的电路构成2.变频器的工作原理以单相桥式逆变电路为例S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。用可控开通、关断的电力电子开关来切换电流方向，将直流电能转换成交流电能。6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负直流电交流电2.变频器的工作原理改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。改变Ud电压或开关的导通时间，可改变输出交流电电压大小。2.变频器的工作原理6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理单相交交变频电路原理图阻感负载工作过程分析：t1前：S1、S4通，uo和io均为正。t1时刻断开S1、S4，合上S2、S3，uo变负，但io不能立刻反向。io从电源负极流出，经S2、负载和S3流回正极，负载电感能量向电源反馈，io逐渐减小，t2时刻降为零，之后io才反向并增大2.变频器的工作原理6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理3.变频器常用的调压方法(1)可控整流器调压根据负载对变频器输出电压的要求，通过相控整流器实现对变频器输出电压的调节。分为可控整流器调压、直流斩波器调压和逆变器自身调压三种。特点：电路组成简单，低压深控时候电网侧功率因数下降严重，谐波含量大。一般用于电压变化不大的场合。6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理（2）直流斩波器调压

采用不可控整流器，保证变频器电源侧有较高的功率因数，在直流环节中设置直流斩波器完成电压调节。特点：电路增加了斩波环节，提高了电网侧功率因数，调压方便3.变频器常用的调压方法6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理逆变器自身控制方案（3）逆变器自身调压

采用不可控整流器，通过逆变器自身的电子开关进行斩波控制，使输出电压为脉冲列。改变输出电压脉冲列的脉冲宽度，便可达到调节输出电压的目的。这种方法称为脉宽调制(PulseWidthModulation--PWM)3.变频器常用的调压方法6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理根据调制波形的不同，可分为：单脉冲调制：在输出电压波形的半周期内只有一个脉冲。多脉冲调制：在输出电压波形的半周期内有多个脉冲。正弦波脉宽调制：在输出电压波形的半周期内为多脉冲调制，而且每个脉冲的宽度按正弦规律变化。（3）逆变器自身调压特点：电路结构简单，性能优良，控制电路复杂3.变频器常用的调压方法6.1变频器的基本概念一.变频器的基本工作原理二.变频器中逆变器的基本类型1.按直流输入端滤波器分类电压型逆变器：电流型逆变器：中间直流环节采用大电容作为滤波器，逆变器的输入电压平直且电源阻抗很小，类似于电压源。中间直流环节采用大电感作为滤波器，逆变器的输入电流平直且电源阻抗很大，类似于电流源。2.按电子开关的开关频率分类（三相逆变器）6.1变频器的基本概念电压型变频器电流型变频器三.逆变器中的电子开关1.逆变器对电子开关的要求：对正向电流既能控制开通，又能控制关断。高开关速度和低能量损耗。有足够的电压和电流定额。提供滞后电流通路。实现负载与电源间的无功交换。电压型逆变器采用逆导型电力电子开关。逆导型由单向导电电子开关与开关二极管反并联而成。6.1变频器的基本概念三.逆变器中的电子开关2.器件换流方式：电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换相6.1变频器的基本概念开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断：全控型器件可通过门极关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。三.逆变器中的电子开关2.换流方式：电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换相。分为器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流四种。后三种用于晶闸管电路。（1）器件换流：采用全控型器件。6.1变频器的基本概念（2）电网换流：利用电网提供换流电压（例可控整流电路）。器件换流原理图三.逆变器中的电子开关2.换流方式：6.1变频器的基本概念负载换流原理图wtwtwtwtOOOOiit1uouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4（3）负载换流：由负载提供换流电压的换流方式，用于负载为容性场合。直流侧串电感，工作过程可认为id

基本没有脉动，整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性。负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小。所以uo接近正弦波。三.逆变器中的电子开关2.器件换流方式：(4)强迫换流：附加强迫换流环节实现晶闸管的关断。6.1变频器的基本概念直接耦合强迫换流原理图电感耦合式强迫换流原理图换流方式总结：器件换流——适用于全控型器件。其余三种方式——针对晶闸管。器件换流和强迫换流——属于自换流。电网换流和负载换流——属于外部换流。当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭。三.逆变器中的电子开关6.1变频器的基本概念1）逆变电路的分类——根据直流侧电源性质的不同电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路VoltageSourceTypeInverter-VSTI直流侧是电压源电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电路CurrentSourceTypeInverter-VSTI直流侧是电流源6.2电压型逆变电路2）电压型逆变电路的特点电压型全桥逆变电路

(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。

(2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。

(3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联续流二极管。6.2电压型逆变电路6.2电压型逆变器一.单相半桥式电压型逆变器1.主电路2.工作过程及波形分析V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2电容C1和C2和一方面是直流电源的分压电路，另一方面又是直流电源的滤波环节6.2电压型逆变器一.单相半桥式电压型逆变器2.工作过程及波形分析V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为续流二极管,它又起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管。优点：电路简单，使用器件少。缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡。应用：用于几kW以下的小功率逆变电源。单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合。6.2电压型逆变器一.单相半桥式电压型逆变器二.单相全桥式电压型逆变器1.主电路2.工作过程及波形分析V1和V4一对，

V2和V3另一对，成对桥臂同时导通，两对桥臂交替导通180度.当负载为感性时，V1、V4关断后，由VD2、VD3提供负载续流回路，电流过零时V2、V3导通；V2、V3关断后，由VD1、VD4提供负载续流回路，电流过零时V1、V4导通；二.单相全桥式电压型逆变器1.主电路2.工作过程及波形分析uo波形同半桥电路的uo，幅值高出一倍Um=Udio波形和半桥电路的io相同，幅值增加一倍。改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压Ud来实现。阻感负载时，还可采用移相得方式来调节输出电压－移相调压。单相全桥逆变电路的移相调压方式a)tOtOtOtOtOb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouoV3的基极信号比V1落后q

（0＜q

＜180°）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1的前移180°－q。输出电压是正负各为q的脉冲。改变q就可调节输出电压。二.单相全桥式电压型逆变器q三带中心抽头变压器的逆变电路带中心抽头变压器的逆变电路Ud和负载参数相同，变压器匝比为1：1时，uo和io波形及幅值与全桥逆变电路完全相同。与全桥电路的比较：比全桥电路少用一半开关器件。器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高一倍。必须有一个变压器。交替驱动两个IGBT，经变压器耦合给负载加上矩形波交流电压。两个二极管的作用也是提供无功能量的反馈通道。三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路可看成由三个半桥逆变电路组成四.三相桥式电压型逆变器1.主电路结构四.三相桥式电压型逆变器1.主电路结构三相桥式电压型逆变器--主电路结构

续流二极管用于提供负载滞后电流通路，可向电源反馈能量。续流二极管与晶体管配合工作，在主开关元件关断后，同一相（同一桥臂）上另一开关的续流二极管导通，为负载续流。三相桥式电压型逆变器2.控制方式（1）180°导电方式

每个器件导电180°，同一相上下两臂交替导电，各组器件开始导电的角度差120°

任一瞬间有三个桥臂同时导通每次换流都是在同一相上下两开关之间进行，也称为纵向换流三相桥式电压型逆变器-控制方式晶闸管区间00~600~1200~1800~2400~3000~3600VT1导通导通导通╳╳╳VT2╳导通导通导通╳╳VT3╳╳导通导通导通╳VT4╳╳╳导通导通导通VT5导通╳╳╳导通导通VT6导通导通╳╳╳导通

每器件导电180°同一相上下两开关交替导电任一瞬间有三个桥臂同时导通换流都是在同一相上下两开关之间进行各组器件开始导电的角度差120（1）180°导电方式纵向换流三相桥式电压型逆变器-控制方式

换流在同一桥臂的两器件进行，需准确控制，器件的开关速度高输出电压波形与负载的功率因数无关（1）180°导电方式半周期内星形负载的等值电路为：三相桥式电压型逆变器-控制方式U相相电压波形

器件按顺序每隔60°导通。每器件导电120°任一瞬间有二个桥臂同时导通换流都是在相临两臂之间进行各组器件开始导电的角度差120（2）120°导电方式三相桥式电压型逆变器-控制方式

同一桥臂上两器件交交替导通，但中间有60度间隔，有利于换流任输出电压波形和负载相位均受负载功率因数影响，稳定性较差。120度导电方式常用于电流型逆变器（2）120°导电方式三相桥式电压型逆变器-控制方式半周期内星形负载的等值电路为：电阻负载时U相相电压波形3.180度导电波形分析

负载各相到电源中点N‘的电压：U相，1通uUN'=Ud/2，

4通，uUN'=-Ud/2三相桥式电压型逆变器三相桥式电压型逆变器--波形分析

负载线电压

负载相电压三相桥式电压型逆变器--波形分析

负载中点和电源中点间电压

负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是

电压型三相桥式逆变电路的工作波形三相桥式电压型逆变器--波形分析

三相桥式电压型逆变器3.波形分析三相桥式电压型逆变器--波形分析

波形分析

电流型逆变电路主要特点

(1)

直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。6.3电流型逆变电路直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。电流型三相桥式逆变电路

(2)

交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位因负载不同而不同。多采用120度导电控制。

(3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。换流方式有负载换流、强迫换流。6.3.1单相电流型逆变电路1)电路原理单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路由四个桥臂构成，每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器，用来限制晶闸管开通时的di/dt。工作方式为负载换相。电容C和L、R构成并联谐振电路。输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。6.3.1单相电流型逆变电路tOtOtOtOtOtOtOtOuG1,4uG2,3iTioIdt1t2t3t4t5t6t7tfuotguABtdtbIdiVT1,4iVT2,3uVT2,3uVT1,4并联谐振式逆变电路工作波形2)工作分析一个周期内有两个导通阶段和两个换流阶段。t1~t2：VT1和VT4稳定导通阶段，iｏ=Id，t2时刻前在C上建立了左正右负的电压。t2~t4：t2时触发VT2和VT3开通，进入换流阶段。6.3.1单相电流型逆变电路2)工作分析LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小过程。VT2、VT3电流有一个增大过程。4个晶闸管全部导通，负载电容电压经两个并联的放电回路同时放电。LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一个经LT2、VT2、VT4、LT4到C。tOtOtOtOtOtOtOtOuG1,4uG2,3iTioIdt1t2t3t4t5t6t7tfuotguABtdtbIdiVT1,4iVT2,3uVT2,3uVT1,4并联谐振式逆变电路工作波形6.3.1单相电流型逆变电路t=t4时，VT1、VT4电流减至零而关断，换流阶段结束。t4－t2=tg

称为换流时间。io在t3时刻，即iVT1=iVT2时刻过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点。tOtOtOtOtOtOtOtOuG1,4uG2,3iTioIdt1t2t3t4t5t6t7tfuotguABtdtbIdiVT1,4iVT2,3uVT2,3uVT1,4并联谐振式逆变电路工作波形6.3.1单相电流型逆变电路保证晶闸管的可靠关断晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT1、VT4承受一段反压时间tb。tb=t5-t4应大于晶闸管的关断时间tq。。tOtOtOtOtOtOtOtOuG1,4uG2,3iTioIdt1t2t3t4t5t6t7tfuotguABtdtbIdiVT1,4iVT2,3uVT2,3uVT1,4并联谐振式逆变电路工作波形

器件按顺序每隔60°导通。每器件导电120°任一瞬间有二个桥臂同时导通换流都是在相临两臂之间进行各组器件开始导电的角度差120三相桥式电流型逆变器-控制方式同一桥臂上两器件交交替导通，但中间有60度间隔，有利于换流三相桥式电流型逆变器—120度导电型

开关区间00~600~1200~1800~2400~3000~3600V1导通导通╳╳╳╳V2╳导通导通╳╳╳V3╳╳导通导通╳╳V4╳╳╳导通导通╳V5╳╳╳╳导通导通V6导通╳╳╳╳导通IUNIdId0-Id-Id0IVN-Id0IdId0-IdIWN0-Id-Id0IdId三相桥式电流型逆变器—120度导电型

电流源型三相桥式变频电路的输出电流波形与负载性质无关,输出电压波形由负载的性质决定。电压型和电流型两类逆变器的比较

1)电压源型逆变器采用大电容作储能（滤波）元件，逆变器呈现低内阻特性，直流电压大小和极性不能改变，能将负载电压箝在电源电压水平上，浪涌过电压低，适合于稳频稳压电源，不可逆电力拖动系统、多台电机协同调速和快速性要求不高的应用场合。2)电流源型逆变器输入侧电流方向不变，可通过逆变器和整流器的工作状态变化，实现能量流向改变，实现电力拖动系统的电动、制动运行，故可应用于频繁加、减速，正、反转的单机拖动系统。电压型和电流型逆变器的比较

3）电流源型逆变器因用大电感储能（滤波），主电路抗电流冲击能力强，能有效抑制电流突变、延缓故障电流上升速率，过电流保护容易。电压源型逆变器输出电压稳定，一旦出现短路电流上升极快，难以获得保护处理所需时间，过电流保护困难。4）采用晶闸管元件的电流源型逆变器依靠电容与负载电感的谐振来实现换流，负载构成换流回路的一部分，不接入负载系统不能运行。5）电压源型逆变器必须设置反馈（无功）二极管来给负载提供感性无功电流通路，主电路结构较电流源逆变器复杂。电流源型逆变器无功功率由附加电容储存，无需二极管续流，主电路结构简单。逆变器小结讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理四大类基本变流电路中，AC/DC和DC/AC两类电路更为基本、更为重要换流方式分为外部换流和自换流两大类，外部换流包括电网换流和负载换流两种，自换流包括器件换流和强迫换流两种。晶闸管时代十分重要，全控型器件时代其重要性有所下降。逆变器小结逆变电路分类方法可按换流方式、输出相数、直流电源的性质或用途等分类。本章主要采用按直流侧电源性质分类的方法，分为电压型和电流型两类。电压型和电流型的概念用于其他电路，会对这些电路有更深刻的认识。负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路。电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路。逆变器小结与其它章的关系本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整。下一章的PWM控制技术在逆变电路中应用最多，绝大部分逆变电路都是PWM控制的，学完下一章才能对逆变电路有一个较为完整的认识。逆变电路的直流电源往往由整流电路而来，二都结合构成交-直-交（间接交流）变流电路。此外，间接直流变流电路大量用于开关电源，其中的核心电路仍是逆变电路。我们将在第8章继续介绍逆变电路，学完第8章后，对逆变电路及其应用将会有更完整的认识。电压型变频器电流型变频器晶闸管区间00~600~1200~1800~2400~3000~3600VT1导通导通导通╳╳╳VT2╳导通导通导通╳╳VT3╳╳导通导通导通╳VT4╳╳╳导通导通导通VT5导通╳╳╳导通导通VT6导通导通╳╳╳导通

每器件导电180°同一相上下两开关交替导电任一瞬间有三个桥臂同时导通换流都是在同一相上下两开关之间进行各组器件开始导电的角度差120（1）180°导电方式纵向换流三相桥式电压型逆变器-控制方式波形分析

器件按顺序每隔60°导通。每器件导电120°任一瞬间有二个桥臂同时导通换流都是在相临两臂之间进行各组器件开始导电的角度差120三相桥式电流型逆变器-控制方式同一桥臂上两器件交交替导通，但中间有60度间隔，有利于换流三相桥式电流型逆变器—120度导电型

开关区间00~600~1200~1800~2400~3000~3600V1导通导通╳╳╳╳V2╳导通导通╳╳╳V3╳╳导通导通╳╳V4╳╳╳导通导通╳V5╳╳╳╳导通导通V6导通╳╳╳╳导通IUNIdId0-Id-Id0IVN-Id0IdId0-IdIWN0-Id-Id0IdId三相桥式电流型逆变器—120度导电型

电流源型三相桥式变频电路的输出电流波形与负载性质无关,输出电压波形由负载的性质决定。交—交变频电路与交—直—交变频电路比较变频电路类型比较内容交—交型交—直—交型换能形式一次换能，效率高两次换能，效率较低换流方式电网电压自然换流强迫或负载换流，或自关断器件使用器件数量多，利用率低较少，利用率高调频范围

电网频率无限制输入功率因数较低一般相控调压时，低频低压时低；不控整流时（PWM逆变）较高适用场合低速、大功率交流电机拖动系统各种交流电机拖动系统，稳压和不停电电源一.PWM控制的基本原理方波窄脉冲三角波窄脉冲单位冲击函数正弦半波窄脉冲f(t)d(t)tOa)b)c)d)tOtOtOf(t)f(t)f(t)形状不同而冲量相同的各种窄脉冲冲量指窄脉冲的面积指环节的输出响应波形基本相同6.4PWM控制技术i(t)e(t)

实例“面积等效原理”电路输入：e(t)电路输出：i(t)PWM控制的基本原理PWM控制技术的重要理论基础6.5PWM控制技术PWM(PulseWidthModulation)：脉宽调制脉宽调制技术：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效获得所需要的波形（含形状和幅值）

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。

现在使用的各种逆变电路、直流斩波电路、交流斩控电路都采用了PWM技术。1.如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替正弦半波SPWM波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。二.正弦波脉宽调制（SPWM）技术正弦波脉宽调制（SPWM）技术

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：OwtUd-Ud

SPWM是指按正弦波规律调制输出脉冲列电压中的各脉冲宽度，使输出脉冲列电压在斩控周期内的平均值对时间按正弦规律变化。正弦波脉宽调制（SPWM）技术

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。OwtUd-Ud调制法根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化

计算法2.正弦波脉宽调制（SPWM）原理把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，经过信号波的调制得到所期望的PWM波形。在载波与调制波的交点时刻对电路中开关器件的通断进行控制，得到宽度正比于调制信号波幅值的脉冲。正弦波脉宽调制（SPWM）单极性SPWM双极性SPWM正弦波脉宽调制（SPWM）原理根据三角波和正弦波相对极性不同，可分为：单极性SPWM双极性SPWM

SPWM技术采用等腰三角波电压作为载波信号，正弦波电压作为调制信号，通过正弦波电压与三角波电压信号相比较的方法，确定各分段矩形脉冲的宽度。正弦波脉宽调制（SPWM）技术

结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补（1）单极性PWM控制方式控制规律不要求V1和V4，

V2和V3保持一致导通.以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断载波和调制波极性一致（1）单极性PWM控制方式工作过程导通并不一定有电流流过，电流可能通过续流二极管，与负载有关。（2）双极性PWM控制方式控制规律V1和V4，

V2和V3保持一致导通.载波和调制波极性（2）双极性PWM控制方式工作过程双极性PWM控制方式（三相桥逆变）三相桥式PWM型逆变电路三相的PWM控制公用三角波载波uc三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120°下面以U相为例进行分析：（2）双极性PWM控制方式三相桥式PWM逆变电路波形三相桥式PWM型逆变电路

当urU>uc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN’=Ud/2当urU<uc时，给V4导通信号，给V1关断信号，uUN’=-Ud/2当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是VD1(VD4)导通uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2两种电平uUV波形可由uUN’-uVN’得出，当1和6通时，uUV=Ud，当3和4通时，uUV=－Ud，当1和3或4和6通时，uUV=0输出线电压PWM波由±Ud和0三种电平构成负载相电压PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共5种电平组成控制规律：（2）双极性PWM控制方式-三相桥逆变防直通的死区时间同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定死区时间会给输出的PWM波带来影响，使其稍稍偏离正弦波（2）双极性PWM控制方式-三相桥逆变其他调制法谐波频率和幅值：同载波周期（开关频率）有关直流电压利用率：逆变电路输出交流电压基波最大幅值U1m和直流电压Ud之比。其提高需减小开关损耗。

控制效果衡量指标3.PWM控制说明特定谐波消除法、梯形波调制、三次谐波叠加调制三相的空间矢量调制交流斩波电路、直流斩波电路也用PWM控制

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

PWM波形可等效的各种波形直流斩波电路直流波形SPWM波正弦波形等效成其他所需波形，如:所需波形

等效的PWM波基于“面积等效原理”3.PWM控制说明4.异步调制和同步调制载波比——载波频率fc与调制信号频率fr之比，N=fc

/fr根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制3.异步调制和同步调制(1)异步调制——载波信号和调制信号不同步的调制方式通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大N=fc

/fr(2)同步调制——载波信号和调制信号保持同步的调制方式，当变频时使载波与信号波保持同步，即N等于常数。同步调制三相PWM波形(N=9)异步调制和同步调制异步调制和同步调制分段同步调制方式举例

分段同步调制——异步调制和同步调制的综合应用讨论：把整个fr范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段的N不同在fr高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高；在fr低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低为防止fc在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法结论：同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现可在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近异步调制和同步调制5.PWM跟踪控制技术PWM波形生成的第三种方法——跟踪控制方法把希望输出的波形作为指令信号，把实际波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各开关器件的通断，使实际的输出跟踪指令信号变化常用的有滞环比较方式和三角波比较方式常用于电流控制，属于闭环控制跟踪型PWM变流电路中，电流跟踪控制应用最多滞环比较方式电流跟踪控制举例滞环比较方式的指令电流和输出电流基本原理把指令电流i*和实际输出电流i的偏差i*-i作为滞环比较器的输入通过比较器的输出控制器件V1和V2的通断V1（或VD1）通时，i增大V2（或VD2）通时，i减小通过环宽为2DI的滞环比较器的控制，i就在i*+DI和i*-DI的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流i*参数的影响滞环环宽环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大；环宽过窄时，跟踪误差小，但开关频率过高，开关损耗增大电抗器L的作用L大时，i的变化率小，跟踪慢L小时，i的变化率大，开关频率过高5.PWM跟踪控制技术三相的情况三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形三相电流跟踪型PWM逆变电路（1）滞环比较方式采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路特点：（1）硬件电路简单（2）实时控制，电流响应快（3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波（4）和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量多（5）闭环控制，是各种跟踪型PWM变流电路的共同特点（1）滞环比较方式采用滞环比较方式实现电压跟踪控制把指令电压u*和输出电压u进行比较，滤除偏差信号中的谐波，滤波器的输出送入滞环比较器，由比较器输出控制开关器件的通断，从而实现电压跟踪控制电压跟踪控制电路举例（1）滞环比较方式（2）三角波比较方式三角波比较方式电流跟踪型逆变电路基本原理不是把指令信号和三角波直接进行比较，而是通过闭环来进行控制把指令电流i*U、i*V和i*W和实际输出电流iU、iV、iW进行比较，求出偏差，通过放大器A放大后，再去和三角波进行比较，产生PWM波形放大器A通常具有比例积分特性或比例特性，其系数直接影响电流跟踪特性特点开关频率固定，等于载波频率，高频滤波器设计方便为改善输出电压波形，三角波载波常用三相三角波载波和滞环比较控制方式相比，这种控制方式输出电流所含的谐波少（3）定时比较方式除上述两种比较方式外，还有定时比较方式不用滞环比较器，而是设置一个固定的时钟以固定采样周期对指令信号和被控制变量进行采样，根据偏差的极性来控制开关器件通断在时钟信号到来的时刻，如i<i*，V1通，V2断，使I增大如i>i*，V1断，V2通，使I减小每个采样时刻的控制作用都使实际电流与指令电流的误差减小采用定时比较方式时，器件的最高开关频率为时钟频率的1/2和滞环比较方式相比，电流控制误差没有一定的环宽，控制的精度低一些

PWM整流电路及其控制方法实用的整流电路几乎都是晶闸管整流或二极管整流晶闸管相控整流电路：输入电流滞后于电压，且其中谐波分量大，因此功率因数很低二极管整流电路：虽位移因数接近1，但输入电流中谐波分量很大，所以功率因数也很低把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就形成了PWM整流电路控制PWM整流电路，