第6章 脈沖寬度調(diào)制技術(shù)

1、Power Electronics第六章第六章 脈沖寬度調(diào)整技術(shù)脈沖寬度調(diào)整技術(shù)v 6.16.1概述概述v 6.26.2正弦正弦PWMPWMv 6.36.3空間矢量脈寬調(diào)制空間矢量脈寬調(diào)制v 6.46.4跟蹤型跟蹤型PWMPWMv 6.56.5減小諧波的措施減小諧波的措施Power Electronics6.16.1概述概述v PWM PWM （Pulse Width ModulationPulse Width Modulation）控制就是通過(guò)對(duì)控制就是通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要的一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要的波形（包括形狀和幅值）波形（包括形狀和幅值

2、）。v PWMPWM控制的功能控制的功能-將信息電路計(jì)算出來(lái)的輸出參考將信息電路計(jì)算出來(lái)的輸出參考信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，來(lái)控制電力電子器件的信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，來(lái)控制電力電子器件的導(dǎo)通與斷開(kāi)，從而得到期望的輸出信號(hào)。導(dǎo)通與斷開(kāi)，從而得到期望的輸出信號(hào)。v PWMPWM控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單、靈活、動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單、靈活、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。好。v PWMPWM應(yīng)用范圍：交、直流載波電力、整流電路、逆應(yīng)用范圍：交、直流載波電力、整流電路、逆變電路。變電路。Power Electronics6.2正弦正弦PWMv 6.2.1 SPWM6.2.1 SPWM原理原理v 6.2.2

3、SPWM6.2.2 SPWM波形的生成方法波形的生成方法v 6.2.3 SPWM6.2.3 SPWM波形的軟件生成方法波形的軟件生成方法v 6.2.4 SPWM6.2.4 SPWM波形的電子電路生成方法波形的電子電路生成方法v 6.2.5 SPWM6.2.5 SPWM波形的諧波分析波形的諧波分析v 6.2.6 SPWM6.2.6 SPWM模式優(yōu)化技術(shù)模式優(yōu)化技術(shù)Power Electronics6.2.1SPWM6.2.1SPWM原理原理v 面積等效原理面積等效原理-PWM-PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)：控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)：v 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，沖量相等而形狀

4、不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其輸出效果基本相同。沖量即窄脈沖的面積。其輸出效果基本相同。沖量即窄脈沖的面積。形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖Power Electronicsv SPWMSPWM波形波形v 把正弦半波分成把正弦半波分成n n等份等份得到由得到由n n個(gè)彼此相連個(gè)彼此相連 的脈沖序列所組成的波形。這些脈沖寬度的脈沖序列所組成的波形。這些脈沖寬度 相等，都等于相等，都等于/n n，但幅值不等，且脈沖，但幅值不等，且脈沖 頂部不是水平直線，這些脈沖的幅值按正頂部不是水平直線，這些脈沖的幅值按正 弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列用相同數(shù)量的等幅而不等弦規(guī)

5、律變化。如果把上述脈沖序列用相同數(shù)量的等幅而不等寬的方波脈沖代替，使方波脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦脈沖波的寬的方波脈沖代替，使方波脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦脈沖波的中點(diǎn)重合，且使兩者相對(duì)于時(shí)間軸面積相等，就得到脈沖序中點(diǎn)重合，且使兩者相對(duì)于時(shí)間軸面積相等，就得到脈沖序列。這就是列。這就是PWMPWM波波，這些，這些PWMPWM脈沖幅值相等，而寬度按照脈沖幅值相等，而寬度按照正弦規(guī)律變化。根據(jù)面積等效原理，正弦規(guī)律變化。根據(jù)面積等效原理，PWMPWM波和正弦半波對(duì)慣波和正弦半波對(duì)慣性負(fù)載是等效的。性負(fù)載是等效的。像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的弦波等效的PW

6、MPWM波形，稱為波形，稱為SPWMSPWM（Sinusoidal PWMSinusoidal PWM）波形）波形。Power Electronicsv 要改變等效輸出正弦波的幅值時(shí)，只要按照同一比例要改變等效輸出正弦波的幅值時(shí)，只要按照同一比例系數(shù)改變上述各脈沖的寬度即可。系數(shù)改變上述各脈沖的寬度即可。v 被調(diào)制的信號(hào)可以是任意形狀的波形，它們的實(shí)現(xiàn)原被調(diào)制的信號(hào)可以是任意形狀的波形，它們的實(shí)現(xiàn)原理與理與SPWMSPWM相同，即面積等效原理。相同，即面積等效原理。Power Electronics6.2.2 SPWM6.2.2 SPWM的生成方法的生成方法v 1. 1.直接計(jì)算法直接計(jì)算法n

7、 直接計(jì)算法是指通過(guò)計(jì)算每個(gè)控制周期內(nèi)直接計(jì)算法是指通過(guò)計(jì)算每個(gè)控制周期內(nèi)調(diào)制波調(diào)制波與時(shí)與時(shí)間軸之間的垂直面積，按面積等效原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)控間軸之間的垂直面積，按面積等效原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)控制周期內(nèi)制周期內(nèi)PWMPWM脈沖（幅度一般都可事先得到）的寬脈沖（幅度一般都可事先得到）的寬度。度。n 缺點(diǎn)：當(dāng)需要輸出的正弦波的頻率、幅值或相位動(dòng)態(tài)缺點(diǎn)：當(dāng)需要輸出的正弦波的頻率、幅值或相位動(dòng)態(tài)變化時(shí)，或需要輸出的波形不能事先確定，只能實(shí)時(shí)變化時(shí)，或需要輸出的波形不能事先確定，只能實(shí)時(shí)計(jì)算得到時(shí)，就需要實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)控制周期計(jì)算得到時(shí)，就需要實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)控制周期PWMPWM波波的寬度和動(dòng)作時(shí)刻，這時(shí)直接計(jì)算法相

8、當(dāng)繁瑣。的寬度和動(dòng)作時(shí)刻，這時(shí)直接計(jì)算法相當(dāng)繁瑣。n 優(yōu)點(diǎn)：可以做到精確計(jì)算。優(yōu)點(diǎn)：可以做到精確計(jì)算。v 2.2.載波調(diào)制法載波調(diào)制法 v 載波調(diào)制法是把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，與載載波調(diào)制法是把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，與載波進(jìn)行比較，從而得到期望的波進(jìn)行比較，從而得到期望的PWMPWM波形波形。2載波調(diào)制法載波調(diào)制法 -單相橋式單相橋式PWM逆變電路逆變電路 A ur正半周正半周，V1保持通通，V2保持?jǐn)鄶? VT3和和VT4交替通斷交替通斷 (1) VT1和VT4導(dǎo)通，Uo=Ud； (2) VT4關(guān)斷，負(fù)載電流通過(guò)VT1和VD3續(xù)流，Uo=0； (3) 若負(fù)載電流為負(fù)，仍為VT1和

9、VT4導(dǎo)通，Uo=Ud; (4) VT4關(guān)斷，VT3導(dǎo)通，Uo=0； 總結(jié)：在正半周，Uo可得到0和Ud兩種電平。B ur負(fù)半周負(fù)半周，V1保持?jǐn)鄶?，V2保持通，通， VT3和和VT4交替通斷交替通斷 同樣分析，在負(fù)半周，Uo也可得到0和-Ud兩種電平。如何控制如何控制VT3VT3和和VT4VT4的通斷呢？的通斷呢？urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud表示uo的基波分量當(dāng)uruc時(shí)，使V4通，V3斷，uo=Ud ；當(dāng)uruc時(shí)，使V4通，V3斷，uo=0；當(dāng)uruc時(shí)時(shí)，V1和V4導(dǎo)通，V2和V3關(guān)斷io0時(shí)時(shí)，V1和V4工作，uo=Ud ；iouc時(shí)時(shí)，V2和V3導(dǎo)通，V1和V4關(guān)

10、斷io0時(shí)時(shí)，VD2和VD3工作，uo=-Ud 。特點(diǎn)： 在ur的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得PWM波也有正有負(fù)，其幅值只有Ud兩種電平。v當(dāng)當(dāng)U UrUrUUUc c時(shí)，時(shí)，VTVT1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，VTVT4 4關(guān)斷關(guān)斷u uuNuN= = U Ud d/2/2。v當(dāng)當(dāng)U UrUrUUUc c時(shí)，時(shí)，VTVT4 4導(dǎo)通導(dǎo)通, VT, VT1 1關(guān)斷關(guān)斷u uuNuN= = - -U Ud d/2/2。 vVTVT1 1和和VTVT4 4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)。給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)。給VTVT1 1和和（VTVT4 4）加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，可能是）加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，可能是VTVT1 1（VTVT4 4 )

11、 )導(dǎo)通，也可能是導(dǎo)通，也可能是VDVD1 1（VDVD4 4）續(xù)）續(xù)流導(dǎo)通（負(fù)載帶電感，電流可能為流導(dǎo)通（負(fù)載帶電感，電流可能為負(fù)）。負(fù)）。vV V相和相和W W相的控制方式與相的控制方式與U U相相同。相相同。vU UNN=NN= （u uUNUN+ u+ uVNVN+ u+ uWNWN）/3 /3 u uUNUN = u = uUNUN- -U UNNNN可見(jiàn)可見(jiàn)負(fù)載相電壓的負(fù)載相電壓的PWMPWM波有（波有（2/32/3）U Ud d , ,（1/31/3）U Ud d 和和 0 0一共一共5 5種電平。種電平。2.載波調(diào)制法載波調(diào)制法 -三相橋式三相橋式 PWM逆變電路逆變電路v 載

12、波頻率與調(diào)制信號(hào)頻率之比，稱為載波頻率與調(diào)制信號(hào)頻率之比，稱為載波比載波比?？煞譃橥秸{(diào)制?？煞譃橥秸{(diào)制和異步調(diào)制。和異步調(diào)制。（1 1）同步調(diào)制）同步調(diào)制：載波比載波比NN不變不變，即一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)含有固定數(shù)目，即一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)含有固定數(shù)目的載波周期，當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)，需調(diào)整載波頻率，使載的載波周期，當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)，需調(diào)整載波頻率，使載波與調(diào)制信號(hào)始終保持同步波與調(diào)制信號(hào)始終保持同步。v 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：在輸出信號(hào)頻率變化的范圍內(nèi)，皆：在輸出信號(hào)頻率變化的范圍內(nèi)，皆可保持輸出波形的正、可保持輸出波形的正、負(fù)半波完全對(duì)稱，只有奇次諧波存在負(fù)半波完全對(duì)稱，只有奇次諧波存在。v 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：當(dāng)

13、調(diào)制信號(hào)的頻率很低時(shí)，每個(gè)信號(hào)周期內(nèi)的：當(dāng)調(diào)制信號(hào)的頻率很低時(shí)，每個(gè)信號(hào)周期內(nèi)的PWMPWM脈脈沖數(shù)過(guò)少，低次諧波分量較大。如果負(fù)載為電動(dòng)機(jī)，就會(huì)產(chǎn)生沖數(shù)過(guò)少，低次諧波分量較大。如果負(fù)載為電動(dòng)機(jī)，就會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。v 實(shí)際應(yīng)用中多采用分段同步調(diào)制方式，即在低頻運(yùn)行時(shí)，使載實(shí)際應(yīng)用中多采用分段同步調(diào)制方式，即在低頻運(yùn)行時(shí)，使載波比有級(jí)地增大，在有級(jí)地改變一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)波比有級(jí)地增大，在有級(jí)地改變一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)PWMPWM脈沖數(shù)脈沖數(shù)目的同時(shí)，仍保持其半波和三相的對(duì)稱關(guān)系目的同時(shí)，仍保持其半波和三相的對(duì)稱關(guān)系3 調(diào)制方式：同步調(diào)制和異步調(diào)制調(diào)制方式：同步調(diào)制和異步

14、調(diào)制Power Electronics（2 2）異步調(diào)制）異步調(diào)制：采用固定不變的載波頻率采用固定不變的載波頻率，即載波信號(hào)，即載波信號(hào)不隨調(diào)制參考信號(hào)做同步變化不隨調(diào)制參考信號(hào)做同步變化。v 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：是當(dāng)參考信號(hào)頻率較低時(shí)，載波比較高，低頻：是當(dāng)參考信號(hào)頻率較低時(shí)，載波比較高，低頻輸出特性好，當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪輸出特性好，當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，低頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲小。聲小。v 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)，難以保證載波比為整：當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)，難以保證載波比為整數(shù)，特別是能被數(shù)，特別是能被3 3整除的數(shù)，因而不能保證正負(fù)半周整除的數(shù)，因而不能保證正負(fù)半周期脈沖的對(duì)稱性、半周

15、期內(nèi)期脈沖的對(duì)稱性、半周期內(nèi)1/41/4周期脈沖的對(duì)稱性，周期脈沖的對(duì)稱性，以及三相之間的對(duì)稱性，易產(chǎn)生次諧波。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，以及三相之間的對(duì)稱性，易產(chǎn)生次諧波。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，異步調(diào)制不如分段同步調(diào)制方式應(yīng)用得廣泛。異步調(diào)制不如分段同步調(diào)制方式應(yīng)用得廣泛。Power Electronicsv （1 1）自然采樣法）自然采樣法v 在正弦波和三角波的自在正弦波和三角波的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制功率開(kāi)然交點(diǎn)時(shí)刻控制功率開(kāi)關(guān)器件的通斷，這種方關(guān)器件的通斷，這種方法稱為自然采樣法。法稱為自然采樣法。cccccccccTntTnTntTTntTnTntTu4143 43414345 4541 正弦調(diào)制信號(hào)波正弦調(diào)制信

16、號(hào)波 a a稱為調(diào)制度，稱為調(diào)制度，00a a11； 為為信號(hào)波角頻率。信號(hào)波角頻率。 taursinrwrwBrcBcArcActaTntTtaTntTsin4341sin4541解得：解得：t ta a和和t tb b由于求解超越方程的困難性，自然由于求解超越方程的困難性，自然采樣法往往有模擬電路實(shí)現(xiàn)。實(shí)際采樣法往往有模擬電路實(shí)現(xiàn)。實(shí)際應(yīng)用少。應(yīng)用少。6.2.3 SPWM波形的軟件生成方法波形的軟件生成方法Power Electronics6.2.3 SPWM波形的軟件生成方法波形的軟件生成方法v 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法v 鋸齒波鋸齒波: :鋸齒波的垂直邊和正弦調(diào)制波鋸齒波的垂直邊和正弦調(diào)制

17、波的交點(diǎn)時(shí)刻是確定的，所需計(jì)算的只是的交點(diǎn)時(shí)刻是確定的，所需計(jì)算的只是鋸齒波斜邊和正弦調(diào)制波的交點(diǎn)時(shí)刻，鋸齒波斜邊和正弦調(diào)制波的交點(diǎn)時(shí)刻，計(jì)算量明顯減少。由于鋸齒波是非對(duì)稱計(jì)算量明顯減少。由于鋸齒波是非對(duì)稱的波形，其輸出波形中含有偶次諧波，的波形，其輸出波形中含有偶次諧波，總的諧波含量也比等腰三角載波大?？偟闹C波含量也比等腰三角載波大。v 等腰三角波等腰三角波: :在三角載波的負(fù)峰值點(diǎn)對(duì)在三角載波的負(fù)峰值點(diǎn)對(duì)調(diào)制波進(jìn)行采樣得到調(diào)制波進(jìn)行采樣得到D D點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)，過(guò)D D點(diǎn)作一點(diǎn)作一水平直線和三角波分別交于水平直線和三角波分別交于A A、B B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，在在t tA A和和t tB B時(shí)刻控制電

18、力電子開(kāi)關(guān)的通斷。時(shí)刻控制電力電子開(kāi)關(guān)的通斷。這樣，每個(gè)這樣，每個(gè)PWMPWM脈沖都以相應(yīng)的三角脈沖都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為左右對(duì)稱。波中點(diǎn)為左右對(duì)稱。v說(shuō)明：說(shuō)明：（1 1）自然采樣法和規(guī)則采樣法，都屬于近似自然采樣法和規(guī)則采樣法，都屬于近似 計(jì)算方法，控制周期越短，逼近效果越好計(jì)算方法，控制周期越短，逼近效果越好。 自然采樣法采用自然相交點(diǎn)，規(guī)則采樣法采用自然采樣法采用自然相交點(diǎn)，規(guī)則采樣法采用 近似交點(diǎn)，所以自然采樣法的近似效果比規(guī)則近似交點(diǎn)，所以自然采樣法的近似效果比規(guī)則 采樣法更為精確。采樣法更為精確。（2 2）在軟件計(jì)算）在軟件計(jì)算SPWMSPWM波形時(shí)，為計(jì)算的方便，波形時(shí)，為計(jì)算

19、的方便， 常規(guī)定三角波相鄰兩個(gè)正峰值或兩個(gè)負(fù)峰值之間為一個(gè)周期。常規(guī)定三角波相鄰兩個(gè)正峰值或兩個(gè)負(fù)峰值之間為一個(gè)周期。222sin1cDrTta)sin1 (2DrctaT)sin1 (4)(21DrcctaTT規(guī)則采樣法-自然采樣法在三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊得間隙寬度為：Power Electronicsv 采樣時(shí)刻在三角波波峰的采樣時(shí)刻在三角波波峰的規(guī)則采樣法：規(guī)則采樣法：若將采樣時(shí)若將采樣時(shí)刻確定在三角載波的波峰刻確定在三角載波的波峰時(shí)刻時(shí)刻，通過(guò)采樣點(diǎn)，通過(guò)采樣點(diǎn)D D向后向后延伸作一水平直線，分別延伸作一水平直線，分別與三角載波交于與三角載波交于E E、F F兩點(diǎn)，兩點(diǎn)， t tE

20、E和和t tF F和時(shí)刻即為和時(shí)刻即為SPWMSPWM脈沖的跳變時(shí)刻。由于脈沖的跳變時(shí)刻。由于t tE E和和t tF F時(shí)刻均在采樣時(shí)刻之時(shí)刻均在采樣時(shí)刻之后，因此可以采用實(shí)時(shí)控后，因此可以采用實(shí)時(shí)控制方法，而不需要采用預(yù)制方法，而不需要采用預(yù)測(cè)計(jì)算。測(cè)計(jì)算。Power Electronics6.2.4 SPWM電子電路生成方法電子電路生成方法（1 1） 純粹由模擬電路元件生成。純粹由模擬電路元件生成。 首先由模擬電路構(gòu)成三角波和正弦波發(fā)生首先由模擬電路構(gòu)成三角波和正弦波發(fā)生 器，分別產(chǎn)生三角載波信號(hào)和正弦波調(diào)制參考信號(hào)，然后送入電壓器，分別產(chǎn)生三角載波信號(hào)和正弦波調(diào)制參考信號(hào)，然后送入電壓

21、比較器比較器。模擬電路生成法的優(yōu)點(diǎn)是完成三角載波和調(diào)制波的比較、。模擬電路生成法的優(yōu)點(diǎn)是完成三角載波和調(diào)制波的比較、輸出輸出SPWMSPWM波形幾乎是瞬間完成的，延時(shí)非常微小；模擬電路生波形幾乎是瞬間完成的，延時(shí)非常微?。荒M電路生成法的缺點(diǎn)是所需的分立元件較多，可靠性降低，不便于調(diào)試和成法的缺點(diǎn)是所需的分立元件較多，可靠性降低，不便于調(diào)試和修改控制參數(shù)，很不靈活，而且系統(tǒng)受溫漂和時(shí)漂的影響大，造修改控制參數(shù)，很不靈活，而且系統(tǒng)受溫漂和時(shí)漂的影響大，造成誤差，難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化成誤差，難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化PWMPWM控制的?？刂频摹＃? 2）采用單片機(jī)和可編程定時(shí)器，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算或查表方法產(chǎn)生所需）采用單片

22、機(jī)和可編程定時(shí)器，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算或查表方法產(chǎn)生所需的的PWMPWM波。波。（3 3）采用模擬電路和數(shù)字電路混合的方法，充分利用數(shù)字電路的靈活）采用模擬電路和數(shù)字電路混合的方法，充分利用數(shù)字電路的靈活性，又充分利用了模擬電路延時(shí)小的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的性，又充分利用了模擬電路延時(shí)小的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的PWMPWM控制?？刂?。Power Electronics（4 4）PWMPWM也可采用基于也可采用基于EPROMEPROM存儲(chǔ)器的方法實(shí)現(xiàn)。這存儲(chǔ)器的方法實(shí)現(xiàn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是它可以做成獨(dú)立運(yùn)行的模塊，可有效種方法的優(yōu)點(diǎn)是它可以做成獨(dú)立運(yùn)行的模塊，可有效地節(jié)省微機(jī)資源。地節(jié)省微機(jī)資源。（5

23、 5）采用）采用PWMPWM專用集成電路。目前已出現(xiàn)了多種專用集成電路。目前已出現(xiàn)了多種PWMPWM專用集成芯片（專用集成芯片（ASICASIC）。如）。如IntelIntel公司的公司的MCS-80C196MCS-80C196和和87C19687C196系列、系列、ADAD公司的公司的ADMC331ADMC331、MOTOROLAMOTOROLA公司的公司的68HC908MR1668HC908MR16等可輸出等可輸出6 6路獨(dú)立的路獨(dú)立的PWMPWM波形，波形，TITI公司的公司的TMS320F2XTMS320F2X等可輸出等可輸出1212路路PWMPWM波形。波形。SPWMSPWM輸出波輸

24、出波u uo o可表示為可表示為設(shè)正弦調(diào)制波設(shè)正弦調(diào)制波u ur r、u uc c表達(dá)式為表達(dá)式為2121 tEttEuccco或10sincos2ncncnotbtaaEu-.) , 2 , 1 ( sin1 .) , 2 , 1 , 0( cos1ntdtnEubntdtnEuacconccon01212122( + -)2(sinsin) (1, 2, .)2( coscos) (1, 2, .)nnaannnnbnnnn )sin(taurr0.) , 2 , 1( 1)sin(2sin4)sin(20nrnrbntannataa1sin()4sinsin() 1cos2orrcnua

25、tEnatntn6.2.5 SPWM波形的諧波分析波形的諧波分析其中其中ttttuccccc0 210 21Asin(Asin(r rt+t+) )即為所需輸出的正弦波分量，后面部分則為即為所需輸出的正弦波分量，后面部分則為SPWMSPWM波的諧波分量。波的諧波分量。所包含的諧波角頻率所包含的諧波角頻率 ，其中，其中 n=1，3，5，k=0，2，4，6； n=2，4，6，k=1，3，5基本結(jié)論：基本結(jié)論：（1 1）不管采用何種算法，）不管采用何種算法，SPWMSPWM、PWMPWM脈沖波形中必定含有諧波。諧波分量主脈沖波形中必定含有諧波。諧波分量主要集中在三角波頻率要集中在三角波頻率 及其倍頻

26、及其倍頻 、 的附近，幅值最高影響也最大的附近，幅值最高影響也最大的是角頻率為的是角頻率為 的諧波分量，隨著倍頻的增高其附近的諧波幅值越來(lái)越小。的諧波分量，隨著倍頻的增高其附近的諧波幅值越來(lái)越小。w2cw3crcknwwwcwc（2）當(dāng)載波比較高）當(dāng)載波比較高(大于大于8)時(shí)，諧波分量的幅值基本與載波比無(wú)關(guān)。時(shí)，諧波分量的幅值基本與載波比無(wú)關(guān)。 載波比：載波與調(diào)制波的頻率比載波比：載波與調(diào)制波的頻率比（3）調(diào)制度越大，總的諧波畸變率越小。因此，為了有效地抑制諧波，應(yīng)在允許的條件）調(diào)制度越大，總的諧波畸變率越小。因此，為了有效地抑制諧波，應(yīng)在允許的條件下盡可能地提高載波比和調(diào)制度的值。下盡可能地

27、提高載波比和調(diào)制度的值。不同調(diào)制度時(shí)單相不同調(diào)制度時(shí)單相PWM橋式逆變電路輸出電壓頻譜圖橋式逆變電路輸出電壓頻譜圖v三相公用一個(gè)載波信號(hào)的三相三相公用一個(gè)載波信號(hào)的三相SPWMSPWM波，其輸出線電壓中所包含的諧波角頻率波，其輸出線電壓中所包含的諧波角頻率 為為 ，式中，式中，n n=1=1，3 3，5 5，時(shí)，時(shí)，k k=3=3（2 2m m-1-1）1 1，其中，其中m m=1=1，2 2，； n n=2=2，4 4，6 6，時(shí)，時(shí)， v沒(méi)有載波角頻率沒(méi)有載波角頻率 整數(shù)倍的諧波。幅值較高的為整數(shù)倍的諧波。幅值較高的為 和和 次次 其中其中 次諧波頻率較低，因此影響也較大。次諧波頻率較低，

28、因此影響也較大。vSPWMSPWM波形中所含的諧波主要是角頻率為波形中所含的諧波主要是角頻率為 、 及其附近頻率的諧波。一及其附近頻率的諧波。一般般 ，SPWMSPWM波形中的主要諧波的頻率要比基波頻率高得多。波形中的主要諧波的頻率要比基波頻率高得多。,mm, mm21 1610 16k2crwwcrnkww2crwwcwwwrc2crww2cwcwPower Electronics6.2.6 SPWM模式優(yōu)化技術(shù)模式優(yōu)化技術(shù)vSPWMSPWM模式的優(yōu)化技術(shù)，就是根據(jù)某一特定目標(biāo)將模式的優(yōu)化技術(shù)，就是根據(jù)某一特定目標(biāo)將所有工作頻率范圍內(nèi)的開(kāi)關(guān)角預(yù)先計(jì)算出來(lái)，然后所有工作頻率范圍內(nèi)的開(kāi)關(guān)角預(yù)先計(jì)

29、算出來(lái)，然后通過(guò)查表或其他方式輸出，形成通過(guò)查表或其他方式輸出，形成SPWMSPWM波形。優(yōu)化波形。優(yōu)化SPWMSPWM模式所追求的目標(biāo)有諧波畸變率最小、電壓模式所追求的目標(biāo)有諧波畸變率最小、電壓利用率最高、開(kāi)關(guān)次數(shù)最少、電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小等。利用率最高、開(kāi)關(guān)次數(shù)最少、電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小等。v常用的優(yōu)化方法常用的優(yōu)化方法: :v諧波消去法諧波消去法v提高電壓利用率提高電壓利用率降低開(kāi)關(guān)次數(shù)降低開(kāi)關(guān)次數(shù)v 在三相對(duì)稱電路的線電壓中，相電壓所含在三相對(duì)稱電路的線電壓中，相電壓所含3 3次諧波相互抵消，因次諧波相互抵消，因此可以考慮消去此可以考慮消去5 5次和次和7 7次諧波次諧波 )()(wwtutu

30、)()(tutuww, 5 , 3 , 1sin)(nntnatuww20sin)(4ttdntuan, 5 , 3 , 1 )cos2cos2cos21 (2sin)2(sin2sin)2(sin2432120332211nnnnnUttdnUttdnUttdnUttdnUadddddnwwwwwww 0)7cos27cos27cos21 (720)5cos25cos25cos21 (52)cos2cos2cos21 (2321732153211dddUaUaUaan=0（1）諧波消去法）諧波消去法波形需波形需四分之一對(duì)稱四分之一對(duì)稱以消除偶次諧波及余弦項(xiàng)以消除偶次諧波及余弦項(xiàng) 圖圖6-16

31、即為即為1/4周期對(duì)稱波形，在一個(gè)周周期對(duì)稱波形，在一個(gè)周期內(nèi)的期內(nèi)的12個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻，能夠獨(dú)立控制只有個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻，能夠獨(dú)立控制只有1， 2， 3a1為基波幅值,根據(jù)需要給定Power Electronicsv一般來(lái)說(shuō)，如果在輸出電壓的半個(gè)周期開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通和關(guān)斷各一般來(lái)說(shuō)，如果在輸出電壓的半個(gè)周期開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通和關(guān)斷各k k次，則次，則共有共有k k個(gè)自由度可以控制，除用一個(gè)自由度來(lái)控制基波幅值外，可以消個(gè)自由度可以控制，除用一個(gè)自由度來(lái)控制基波幅值外，可以消除除k-1k-1種諧波種諧波 。v（2 2）提高電壓利用率）提高電壓利用率v三相三相SPWMSPWM逆變電路，調(diào)制度為最大值逆變電路，調(diào)制度

32、為最大值1 1時(shí)，時(shí)，直流電壓的利用率直流電壓的利用率僅為僅為0.8660.866，其原因是在線性調(diào)制范圍內(nèi)，正弦調(diào)制信號(hào)的幅值，其原因是在線性調(diào)制范圍內(nèi)，正弦調(diào)制信號(hào)的幅值不能超過(guò)三角波幅值。因此，采用這種正弦波和調(diào)制波比較的不能超過(guò)三角波幅值。因此，采用這種正弦波和調(diào)制波比較的調(diào)制方法時(shí)，實(shí)際能得到的直流電壓利用率比調(diào)制方法時(shí)，實(shí)際能得到的直流電壓利用率比0.8660.866還要低。還要低。v為了提高直流電壓利用率，可采用為了提高直流電壓利用率，可采用梯形波梯形波作為調(diào)制信號(hào)。但梯作為調(diào)制信號(hào)。但梯形波中含有形波中含有5 5次、次、7 7次等低次諧波，故調(diào)制后的次等低次諧波，故調(diào)制后的PW

33、MPWM波中也含有波中也含有同樣的低次諧波，這是采用梯形波的缺點(diǎn)。理論分析證明，當(dāng)同樣的低次諧波，這是采用梯形波的缺點(diǎn)。理論分析證明，當(dāng)梯形波的三角化率梯形波的三角化率（梯形波的高除以梯形波兩腰延長(zhǎng)后相交（梯形波的高除以梯形波兩腰延長(zhǎng)后相交所形成的三角形的高）取所形成的三角形的高）取0.40.4時(shí)，綜合效果較好，即諧波含量相時(shí)，綜合效果較好，即諧波含量相對(duì)來(lái)說(shuō)較少，對(duì)來(lái)說(shuō)較少，直流電壓利用率為直流電壓利用率為1.031.03。Power Electronicsv 在三相在三相SPWMSPWM逆變器中，如果在相電壓正弦波調(diào)制信逆變器中，如果在相電壓正弦波調(diào)制信號(hào)中疊加適當(dāng)大小的號(hào)中疊加適當(dāng)大小的

34、3 3次諧波，使之成為次諧波，使之成為鞍形波鞍形波，那，那么當(dāng)鞍形波的最大幅值等于三角載波幅值時(shí)，鞍形波么當(dāng)鞍形波的最大幅值等于三角載波幅值時(shí)，鞍形波中將含有更大的基波正弦分量。鞍形波經(jīng)過(guò)中將含有更大的基波正弦分量。鞍形波經(jīng)過(guò)PWMPWM調(diào)調(diào)制后，逆變電路輸出的相電壓中也包含制后，逆變電路輸出的相電壓中也包含3 3次諧波，且次諧波，且三相的三次諧波相位相同，在合成線電壓時(shí)，三相的三次諧波相位相同，在合成線電壓時(shí)，3 3次諧次諧波相互抵消，線電壓為正弦波。波相互抵消，線電壓為正弦波。Power Electronicsv （3 3）降低開(kāi)關(guān)次數(shù)）降低開(kāi)關(guān)次數(shù)v 降低開(kāi)關(guān)次數(shù)可以降低開(kāi)關(guān)損耗，提高降

35、低開(kāi)關(guān)次數(shù)可以降低開(kāi)關(guān)損耗，提高 效率。效率。v 設(shè)需要調(diào)制輸出的三相正弦信號(hào)分別為設(shè)需要調(diào)制輸出的三相正弦信號(hào)分別為 u urArA、 u urBrB 、 u urCrC ，令，令u upApA =-min =-min（ u urArA， u urBrB ， u urCrC ）v 令三相的調(diào)制信號(hào)分別為令三相的調(diào)制信號(hào)分別為v 可以看出可以看出u urArA、 u urBrB、 u urCrC、中總有、中總有1/31/3周期的值是和三角周期的值是和三角波負(fù)峰值是相等的，其值為波負(fù)峰值是相等的，其值為1 1。prCrCprBrBprArAuuuuuuuuuPower Electronicsv

36、這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：v 在信號(hào)波的在信號(hào)波的1/31/3周期內(nèi)開(kāi)關(guān)器件不動(dòng)作，可使開(kāi)關(guān)損周期內(nèi)開(kāi)關(guān)器件不動(dòng)作，可使開(kāi)關(guān)損耗減少耗減少1/31/3；v 最大輸出線電壓基波幅值為直流側(cè)電壓，直流電壓利最大輸出線電壓基波幅值為直流側(cè)電壓，直流電壓利用率提高了用率提高了1515；v 相電壓中相應(yīng)于的諧波分量相互抵消，輸出線電壓中相電壓中相應(yīng)于的諧波分量相互抵消，輸出線電壓中不含低次諧波。不含低次諧波。 由此可見(jiàn)，這種控制方式不僅可降低開(kāi)關(guān)次數(shù)，由此可見(jiàn)，這種控制方式不僅可降低開(kāi)關(guān)次數(shù)，也可以提高電壓利用率，但是控制比較復(fù)雜也可以提高電壓利用率，但是控制比較復(fù)雜。 Power E

37、lectronicsv （4 4）電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最?。╇姍C(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小 減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，主要從優(yōu)化磁鏈軌跡的減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，主要從優(yōu)化磁鏈軌跡的角度的入手。另外，減小逆變器輸出諧波，也可角度的入手。另外，減小逆變器輸出諧波，也可以減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。以減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。Power Electronics6.36.3空間矢量脈寬調(diào)制空間矢量脈寬調(diào)制v SVPWMSVPWM（Space Vector PWMSpace Vector PWM）是空間矢量脈寬調(diào)制）是空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的簡(jiǎn)稱。技術(shù)的簡(jiǎn)稱。SVPWMSVPWM把電動(dòng)機(jī)與把電動(dòng)機(jī)與PWMPWM逆變器看為一逆變器看為一體，體，著眼于如何使電

38、動(dòng)機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(chǎng)為著眼于如何使電動(dòng)機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(chǎng)為目標(biāo)目標(biāo)，它以三相對(duì)稱正弦電壓供電時(shí)交流電機(jī)中的理，它以三相對(duì)稱正弦電壓供電時(shí)交流電機(jī)中的理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，控制逆變器采用不同的開(kāi)關(guān)模式，想磁鏈圓為基準(zhǔn)，控制逆變器采用不同的開(kāi)關(guān)模式，輸出期望的電壓，使產(chǎn)生的磁鏈有效矢量來(lái)逼近基準(zhǔn)輸出期望的電壓，使產(chǎn)生的磁鏈有效矢量來(lái)逼近基準(zhǔn)圓，即用多邊形來(lái)近似逼近圓形。圓，即用多邊形來(lái)近似逼近圓形。v 理論分析和實(shí)驗(yàn)都表明理論分析和實(shí)驗(yàn)都表明SVPWMSVPWM控制控制具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，噪音低，直流電壓利用率高（比普通噪音低，直流電壓利用率高（比普通SPWMSPWM調(diào)制約高調(diào)

39、制約高1515）等優(yōu)點(diǎn)。目前已在通用變頻器產(chǎn)品中得到了廣等優(yōu)點(diǎn)。目前已在通用變頻器產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。泛的應(yīng)用。Power Electronicsv 三相電壓型逆變器帶電機(jī)負(fù)載正常工作時(shí)的特點(diǎn)是，每三相電壓型逆變器帶電機(jī)負(fù)載正常工作時(shí)的特點(diǎn)是，每相的上下橋臂總有一個(gè)且只有一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。滿足這個(gè)相的上下橋臂總有一個(gè)且只有一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。滿足這個(gè)條件的三相逆變器開(kāi)關(guān)模式共有條件的三相逆變器開(kāi)關(guān)模式共有8 8種，如果用種，如果用“1 1”表示表示一相的上橋臂導(dǎo)通，用一相的上橋臂導(dǎo)通，用“0 0”表示該相的下橋臂導(dǎo)通，表示該相的下橋臂導(dǎo)通，8 8種開(kāi)關(guān)模式分別為種開(kāi)關(guān)模式分別為S S1 1（1001

40、00）、）、S S2 2（101101）、）、S S3 3（110110）、）、S S4 4（011011）、）、S S5 5（001001）、）、S S6 6（010010）、）、S S7 7（000000）、）、S S8 8（111111）。）。 v 三相電壓的合成空間矢量三相電壓的合成空間矢量v 8 8種開(kāi)關(guān)模式下，逆變器輸出電壓的空間矢量為：種開(kāi)關(guān)模式下，逆變器輸出電壓的空間矢量為：UeueueuUjcjbja343208 , 7 06 , 5 , 4 , 3 , 2 , 1 3231kkeVVkjdckPower Electronicsv 在在S S7 7（000000）、）、S S

41、8 8（111111）兩種狀態(tài)）兩種狀態(tài)下，逆變器輸出電壓為下，逆變器輸出電壓為0 0，稱為零，稱為零矢量。其它矢量。其它6 6種開(kāi)關(guān)模式對(duì)應(yīng)的電種開(kāi)關(guān)模式對(duì)應(yīng)的電壓矢量為有效矢量，它們幅值相等，壓矢量為有效矢量，它們幅值相等，均等于均等于2/3U2/3Udcdc，相位互差，相位互差/3/3。6 6個(gè)有效矢量將整個(gè)矢量空間分為個(gè)有效矢量將整個(gè)矢量空間分為6 6個(gè)區(qū)域，稱為扇區(qū)。連接個(gè)區(qū)域，稱為扇區(qū)。連接6 6個(gè)有效個(gè)有效矢量的端點(diǎn)，則形成一個(gè)正六邊形，矢量的端點(diǎn)，則形成一個(gè)正六邊形，稱為空間矢量六邊形稱為空間矢量六邊形 。Power Electronicsv 假設(shè)在某一采樣時(shí)刻參考電壓矢量假設(shè)

42、在某一采樣時(shí)刻參考電壓矢量 v 最大調(diào)制時(shí)，最大調(diào)制時(shí)，SVPWMSVPWM輸出的相電壓的基波峰值為輸出的相電壓的基波峰值為 ，線電壓的基波峰值則為線電壓的基波峰值則為 。 v SVPWMSVPWM的線性工作區(qū)比常規(guī)的線性工作區(qū)比常規(guī)SPWMSPWM高高15.7415.74，即即SVPWMSVPWM的線性調(diào)制比可達(dá)的線性調(diào)制比可達(dá)1.15471.1547，這意味著，這意味著SVPWMSVPWM比常規(guī)比常規(guī)SPWMSPWM有更寬的線性工作范圍，此時(shí)輸出線電有更寬的線性工作范圍，此時(shí)輸出線電壓的峰值達(dá)到直流母線電壓，達(dá)到了在線性調(diào)制區(qū)的壓的峰值達(dá)到直流母線電壓，達(dá)到了在線性調(diào)制區(qū)的最大值。最大值。

43、refrefUUUdUdUrefsin32 )60sin(32refrefUVdUVdDCUVV32600 /sin3/ )60sin(3DCrefDCrefUUdUUd )()1(VtVtdtUssTnnTref)6cos(3DCrefUUsTtt3/DCrefUU3/DCUDCUPower Electronics6.4 6.4 跟蹤型跟蹤型PWMPWM v 跟蹤型跟蹤型PWMPWM不是用載波對(duì)信號(hào)波進(jìn)行調(diào)制，而是把不是用載波對(duì)信號(hào)波進(jìn)行調(diào)制，而是把希望輸出的電流或電壓信號(hào)作為參考信號(hào)，把實(shí)際輸希望輸出的電流或電壓信號(hào)作為參考信號(hào)，把實(shí)際輸出的電流或電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，通過(guò)兩者的實(shí)時(shí)出的電

44、流或電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，通過(guò)兩者的實(shí)時(shí)比較來(lái)決定功率開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，使實(shí)際輸出比較來(lái)決定功率開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，使實(shí)際輸出跟蹤參考信號(hào)。跟蹤參考信號(hào)。v 跟蹤型跟蹤型PWMPWM常用的控制方式是滯環(huán)比較器方式。電常用的控制方式是滯環(huán)比較器方式。電壓跟蹤型壓跟蹤型PWMPWM控制和電流跟蹤型控制和電流跟蹤型PWMPWM控制實(shí)現(xiàn)原理控制實(shí)現(xiàn)原理相同，電流追蹤控制應(yīng)用的最多。相同，電流追蹤控制應(yīng)用的最多。Power Electronics6.4.1 6.4.1 單相電流跟蹤型單相電流跟蹤型PWMPWMv 把參考電流把參考電流I I * *和實(shí)際輸出和實(shí)際輸出 電流電流I I 進(jìn)行比較，兩者

45、的進(jìn)行比較，兩者的 偏差偏差i i（=I I * *i i）作為帶）作為帶 有滯環(huán)特性的比較器的輸有滯環(huán)特性的比較器的輸 入，通過(guò)其輸出來(lái)控制晶體管入，通過(guò)其輸出來(lái)控制晶體管VTVT1 1和和VTVT2 2的通斷。當(dāng)?shù)耐〝?。?dāng)VTVT1 1導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，I I 增大，當(dāng)增大，當(dāng)VTVT2 2導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，I I 減小。減小。v 用用H H表示滯環(huán)比較器的環(huán)寬，當(dāng)表示滯環(huán)比較器的環(huán)寬，當(dāng)|i i |H H時(shí)，滯環(huán)比較時(shí)，滯環(huán)比較器輸出保持不變；當(dāng)器輸出保持不變；當(dāng)|i i |H H時(shí)，滯環(huán)比較器輸出翻轉(zhuǎn)。時(shí)，滯環(huán)比較器輸出翻轉(zhuǎn)。假設(shè)后面的驅(qū)動(dòng)電路和主電路無(wú)延時(shí)，假設(shè)后面的驅(qū)動(dòng)電路和主電路無(wú)延

46、時(shí)，I I 就在偏差為就在偏差為H H的的（I I * *+ +H H）和（）和（I I * *H H）的范圍內(nèi)呈鋸齒狀地跟蹤參考電）的范圍內(nèi)呈鋸齒狀地跟蹤參考電流流i i* *。Power Electronics滯環(huán)環(huán)寬的寬度（滯環(huán)環(huán)寬的寬度（2 2H H）：）：環(huán)寬過(guò)寬時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作頻率較環(huán)寬過(guò)寬時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作頻率較低，但跟蹤誤差較大；環(huán)寬過(guò)窄時(shí)，跟蹤誤差減小低，但跟蹤誤差較大；環(huán)寬過(guò)窄時(shí)，跟蹤誤差減小，但開(kāi)，但開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率過(guò)高，開(kāi)關(guān)損耗增大，甚至?xí)^(guò)功率開(kāi)關(guān)關(guān)的動(dòng)作頻率過(guò)高，開(kāi)關(guān)損耗增大，甚至?xí)^(guò)功率開(kāi)關(guān)器件允許的工作頻率范圍。和負(fù)載串聯(lián)的器件允許的工作頻率范圍。和負(fù)載串聯(lián)的電抗器電抗

47、器L L用來(lái)限用來(lái)限制制i i的變化率的變化率。當(dāng)。當(dāng)L L過(guò)大時(shí)，過(guò)大時(shí)，I I 的變化率過(guò)小，對(duì)參考電流的變化率過(guò)小，對(duì)參考電流I I * *的響應(yīng)變慢；當(dāng)?shù)捻憫?yīng)變慢；當(dāng)L L過(guò)小時(shí)，過(guò)小時(shí)，I I 的變化的變化 率過(guò)大，偏差率過(guò)大，偏差i i 頻頻繁地達(dá)到繁地達(dá)到H H，開(kāi)關(guān)動(dòng)作頻率過(guò)高。，開(kāi)關(guān)動(dòng)作頻率過(guò)高。Power Electronics.2三相電流跟蹤型三相電流跟蹤型PWMPWMv 可看出，在線電壓波形的半個(gè)周期內(nèi)，有極性相反的可看出，在線電壓波形的半個(gè)周期內(nèi)，有極性相反的脈沖輸出，這將使輸出電壓中的諧波分量增大，也使脈沖輸出，這將使輸出電壓中的諧波分量增大，也使負(fù)

48、載的諧波損耗增加負(fù)載的諧波損耗增加. .Power Electronicsv 采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型PWMPWM逆變電路有如逆變電路有如下優(yōu)點(diǎn)：下優(yōu)點(diǎn)：v 硬件電路簡(jiǎn)單；硬件電路簡(jiǎn)單；v 屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)很快；屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)很快；v 不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量；不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量；v 相比其它方法，同一開(kāi)關(guān)頻率下輸出電流中所含的諧相比其它方法，同一開(kāi)關(guān)頻率下輸出電流中所含的諧波較多；波較多； 屬于閉環(huán)控制。屬于閉環(huán)控制。Power Electronicsv 滯環(huán)比較器固定滯環(huán)的缺點(diǎn)滯環(huán)比較器

49、固定滯環(huán)的缺點(diǎn)：v 當(dāng)當(dāng)I I 的變化范圍較大的情況下，的變化范圍較大的情況下，v 在在I I 值較小的時(shí)段，輸出電流的相對(duì)跟蹤誤差過(guò)大，值較小的時(shí)段，輸出電流的相對(duì)跟蹤誤差過(guò)大，輸出波形中的低頻諧波成份增多；輸出波形中的低頻諧波成份增多；v 在在I I 值較大且變化率較大的時(shí)段，又可能使器件的值較大且變化率較大的時(shí)段，又可能使器件的開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高，甚至可能超出器件允許的最高工作頻開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高，甚至可能超出器件允許的最高工作頻率而導(dǎo)致器件損壞。輸出波形中的諧波頻率不固定，率而導(dǎo)致器件損壞。輸出波形中的諧波頻率不固定，給濾波造成困難。給濾波造成困難。Power Electronicsv 解決辦法：

50、解決辦法：（1 1）可將滯環(huán)比較器的寬度）可將滯環(huán)比較器的寬度H H設(shè)計(jì)成可隨設(shè)計(jì)成可隨I I 的大小而自的大小而自動(dòng)調(diào)節(jié)；動(dòng)調(diào)節(jié)； （2 2）可采用定時(shí)控制方式的電流跟蹤型）可采用定時(shí)控制方式的電流跟蹤型PWMPWM控制。控制。Power Electronicsv 跟蹤型跟蹤型PWMPWM三角波比較方式三角波比較方式: :v 把調(diào)制參考信號(hào)和實(shí)際輸出信號(hào)之間的偏差，通過(guò)放把調(diào)制參考信號(hào)和實(shí)際輸出信號(hào)之間的偏差，通過(guò)放大器放大后，再去和三角波進(jìn)行比較，產(chǎn)生大器放大后，再去和三角波進(jìn)行比較，產(chǎn)生PWMPWM波波形，控制電力電子器件的開(kāi)關(guān)形，控制電力電子器件的開(kāi)關(guān)。此處放大器常具有比。此處放大器常

51、具有比例積分特性或比例特性，其系數(shù)直接影響著電流的跟例積分特性或比例特性，其系數(shù)直接影響著電流的跟蹤性能。蹤性能。v 在三角波比較方式中，電力電子器件的開(kāi)關(guān)頻率固定，在三角波比較方式中，電力電子器件的開(kāi)關(guān)頻率固定，等于載波頻率，諧波濾波相對(duì)來(lái)說(shuō)較為容易。為了改等于載波頻率，諧波濾波相對(duì)來(lái)說(shuō)較為容易。為了改善輸出電壓波形，在三相善輸出電壓波形，在三相PWMPWM電路中，三角載波常電路中，三角載波常采用三相三角波信號(hào)。和滯環(huán)比較控制方式相比，三采用三相三角波信號(hào)。和滯環(huán)比較控制方式相比，三角波控制方式輸出電流所含的諧波少，因此，角波控制方式輸出電流所含的諧波少，因此，常用于常用于對(duì)諧波和噪聲要求嚴(yán)格的場(chǎng)合對(duì)諧波和噪聲要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。Power Electronics6.5 6.5 減小諧波的措施減小諧波的措施v 減小諧波的措施可分為兩類減小諧波的措施可分為兩類： 一類稱為一類稱為被動(dòng)措施被動(dòng)措施，即針對(duì)變換器輸出的，即針對(duì)變換器輸出的PWMPWM波形，波形，采用外部措施，來(lái)消除或減小采用外部措施，來(lái)消除或減小PWMPWM波形中的諧波分波形中的諧波分量，常用的有無(wú)源濾波器法和有源濾波器法；量，常用的有無(wú)源濾波器法和有源濾波器法；Power Electronicsv另一類稱為另一類稱為主動(dòng)措施主動(dòng)措施，即在生成，即在生成PWMPWM波形時(shí)，采用波形時(shí)，采用優(yōu)化硬件電路結(jié)構(gòu)或優(yōu)化軟