PWM控制技术课件.ppt

引言 ■PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 ■第5章的直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，第6章中涉及到PWM控制技术的地方有两处，一处是第6.1节中的斩控式交流调压电路，另一处是第6.4节矩阵式变频电路。 ■PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。 7.1 PWM控制的基本原理 7.1 PWM控制的基本原理 7.2 PWM逆变电路及其控制方法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 调制法——把希望输出的波形作调制信号，通过对此信号波的调制得到所期望的PWM波 采用等腰三角波或锯齿波作为载波 等腰三角波应用最多，因其任一点的水平宽度和高度成线性关系且左右对称 载波与平缓变化的调制信号相交，在交点时刻控制器件通断，就得到宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM的要求调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波；调制信号 是其他所需波形时，也能得到等效的PWM波 7.2.1 计算法和调制法 7.2.1 计算法和调制法 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.2 异步调制和同步调制 * * 第7章 PWM控制技术 7.1 PWM控制的基本原理 7.2 PWM逆变电路及其控制方法 ■面积等效原理 ◆是PWM控制技术的重要理论基础。 ◆原理内容：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。 ?冲量即指窄脉冲的面积。 ?效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。 ?如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 ◆实例 ?将图7-1a、b、c、d所示的脉冲作为输入，加在图7-2a所示的R-L电路上，设其电流i(t)为电路的输出，图7-2b给出了不同窄脉冲时i(t)的响应波形。 图7-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 图7-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 b) 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。 O u ωt SPWM波 O u ωt 如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波 O u ωt 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。 O u ωt SPWM波 O u ωt 如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波 O u ωt ■用PWM波代替正弦半波 ■PWM波形可分为等幅PWM波和不等幅PWM波两种，由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波。 ■基于等效面积原理，PWM波形还可以等效成其他所需要的波形，如等效所需要的非正弦交流波形等。 图7-3 用PWM波代替正弦半波 ■计算法 ◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数，将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算出来，按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形，这种方法称之为计算法。 ◆计算法是很繁琐的，当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d - U d 图7-4 单相桥式PWM逆变电路 图7-5 单极性PWM控制方式波形 ◆单极性PWM控制方式 ?调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。 ?在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态。 √当uruc时使V4导通，V3关断， uo=Ud。 √当uruc时使V4关断，V3导通， uo=0。 ?在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。 √当uruc时使V3导通，V4关断， uo=-Ud。 √当uruc时使V3关断，V4导通， uo=0。 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d - U d 图7-4