《交流电机变频调速讲座_第三讲_正弦脉宽调制(SPWM)控制》.pdf

维普资讯 交流电机变频调速讲座 LecturesonVariableFrequencySpeedControlofAC Machines 第三讲 正弦脉宽调制 (SPWM)控制 SinusoidalPulse-widthModulation(SPWM)Control 上海大学 陈伯时 Chen Boshi 为了使变压变频器输出交流电压 如果每一个矩形波的面积都与相应时 的波形近似为正弦波，使电动机的输 间段 内正弦波的面积相等 ，则这一系 出转矩平稳，从而获得优秀的工作性 列矩形波的合成面积就等于正弦波的 能，现代通用变压变频器中的逆变器 面积，也即有等效的作用。为了提高 == 。精 都是 由全控型 电力 电子开关器件构 等效的精度 ，矩形波的个数越多越 成，采用脉宽调制 (PUlSe Width 好 ，显然 ，矩形波 的数 目受到开关器 Modulation，简称PWM )控制的，只 件允许开关频率的限制。 有在全控器件 尚未能及的特大容量时 在通用变频器采用的交一直一交变 才采用晶闸管变频器 。应用最早而且 频装置 中，前级整流器是不可控的， 作为PWM控制基础 的是正弦脉宽调 给逆变器供电的是直流 电源 ，其幅值 l(SinusoidalPulseWidthModulation， 恒定 。从这点出发 ，设想把上述一系 图3—2 SPWM 波形 简称SPWM)。 列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅 不等宽的矩形脉；中波来替代 (见图3— 图3—3是SPWM变压变频器主电路 2)，只要每个脉冲波的面积都相等 ， 的原理图，图,VT~VT是逆变器的 也应该能实现与正弦波等效的功能， 六个全控型功率开关器件，它们各有 称作正弦脉宽调制(SPWM)波形。例 一 个续流二极管(VD一VI)6)和它反并联 如 ，把正弦半波分作n等分(在图3—2 接。整个逆变器由三相不可控整流器 中，n=9)，把每一等分的正弦 曲线与 供电，所提供的直流恒值电压为U 。 图3—1 与正弦波等效的等宽不等幅 横轴所包 围的面积都用一个与此面积 矩形脉冲波序列 相等的矩形脉；中来代替，矩形脉 ；中的 3．1 正弦脉宽调制原理 幅值不变 ，各脉；中的中点与正弦波每 一 个连续函数是可以用无限多个 一 等分的中点相重合 ，这样就形成 离散函数逼近或替代的，因而可以设 SPWM波形。同样，正弦波的负半周 图3—3 SPWM 变压变频器主电路原理图 想用多个不 同幅值的矩形脉；中波来替 也可用相同的方法与一系列负脉；中波 代正弦波 ，如图3—1所示。图中，在一 等效。这种正弦波正、负半周分别用 某一相的单极式SPWM波形是由 个正弦半波上分割出多个等宽不等幅 正、负脉冲等效的SPWM波形称作单 逆变器该相上(或下)桥臂中一个功率开 的波形(假设分出的波形数 目n=12)， 极式SPwM。 关器件反复导通和关断形成的。在正 94 工HEWORLDOFINV