逆变器调制方法

逆变器调制方法•PWM(PulseWidthModulation)控制就是脉宽调制技术•即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（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。逆变器调制方法•PWM调制的基本思想•PWM调制方法的实现•规则采样法PWM调制的基本思想1）重要理论基础——面积等效原理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。冲量窄脉冲的面积形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)PWM控制的基本思想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）OuωtSPWM波PWM控制的基本思想Ouωt如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波OuωtPWM控制的基本思想OwtUd-Ud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。PWM调制方法的实现1）计算法根据正弦波频率、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。PWM调制方法的实现2）空间矢量调制方法用在三相系统中适合数字实现这里不做详细介绍6.2.1计算法和调制法3）单极性PWM控制方式（单相桥逆变）ur正半周，V1保持通，V2保持断。当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud。当uruc时使V4断，V3通，uo=0。ur负半周，请自己分析。单极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud表示uo的基波分量在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。PWM调制方法的实现3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变）在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平。同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。当uruc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号。如io0，V1和V4通，如io0，VD1和VD4通，uo=Ud。当uruc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号。如io0，V2和V3通，如io0，VD2和VD3通，uo=-Ud。双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。PWM调制方法的实现双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud单极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。PWM调制方法的实现4）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°PWM调制方法的实现ucurUurVurWuuUN'uVN'uWN'uUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32Ud三相桥式PWM型逆变电路三相桥式PWM逆变电路波形下面以U相为例分析控制规律：当urUuc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN’=Ud/2。当urUuc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。PWM调制方法的实现输出线电压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。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。ucurUurVurWuuUN'uVN'uWN'uUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32Ud三相桥式PWM型逆变电路三相桥式PWM逆变电路波形规则采样法1）自然采样法：按照SPWM控制的基本原理产生的PWM波的方法，其求解复杂，难以在实时控制中在线计算，工程应用不多。ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d规则采样法2）规则采样法工程实用方法，效果接近自然采样法，计算量小得多。规则采样法三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc。自然采样法中，脉冲中点不和三角波(负峰点)重合。规则采样法使两者重合，使计算大为减化。如图所示确定A、B点，在tA和tB时刻控制开关器件的通断。脉冲宽度d和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近。规则采样法原理ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d规则采样法规则采样法规则采样法计算公式推导正弦调制信号波taursinrw三角波一周期内，脉冲两边间隙宽度)sin1(421'DrcctaTTwdd(6-7)a称为调制度，0≤a1；wr为信号波角频率从图6-12得,2/22/sin1cDrTtadw)sin1(2DrctaTwd(6-6)ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d规则采样法