電機(jī)變頻器基本原理概述.

1、 目 錄一三相交流異步電機(jī)的基本理論二三相交流異步電機(jī)的變頻調(diào)速三交直交變頻器的基本原理四交直交變頻器的基本應(yīng)用一三相交流異步電機(jī)的基本理論1.三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造1.三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 三相異步電動(dòng)機(jī)主要是由軸承蓋、端蓋、接線盒、定子鐵心、定子繞組、軸承、機(jī)座、風(fēng)扇和罩殼等。2.右手螺旋定則磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生，磁場(chǎng)的情況可形象地用磁感線來(lái)描述。 右手螺旋定則的用法是：在圖（a）中用右手大拇指表示電流的方向，其他四指的回轉(zhuǎn)方向待變磁感線的方向；在（b）圖中有右手四個(gè)手指的回轉(zhuǎn)方向代表電流的方向，大拇指表示線圈內(nèi)部磁感線的方向。c（a）直導(dǎo)線電流的磁場(chǎng)（b）線圈電流的磁場(chǎng)（a）三相繞組（b）三相

2、電流3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生在匝數(shù)相同，形狀尺寸一樣，軸線在空間互差120。的三相繞組上通以三相電流。 U1、 V1 、W1為繞組的首段， U2、 V2 、W2為繞組的末段，i1、 i2 、i3為相應(yīng)電流。（a）t=00（b）t=9003.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生三相電流通過(guò)三相繞組是所產(chǎn)生的合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是個(gè)空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)當(dāng)t=00時(shí)，i1=0， i20 ，i30，根據(jù)右手螺旋定則，產(chǎn)生合成磁場(chǎng)如虛線所示。當(dāng)t=900時(shí)，i10， i20 ，i30，根據(jù)右手螺旋定則，產(chǎn)生合成磁場(chǎng)如虛線所示。（a）轉(zhuǎn)子電流有功分量與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相互作用（b）轉(zhuǎn)子電流無(wú)功分量與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相互作用（c）右手定則（d）左手定則4.電磁轉(zhuǎn)

3、矩的產(chǎn)生5.三相交流電動(dòng)機(jī)工作原理 由此可見，三相異步電機(jī)的工作原理可以簡(jiǎn)述如下：定子三相電壓U1產(chǎn)生定子三相電流I1，三相電流通過(guò)定子三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于轉(zhuǎn)子與磁場(chǎng)存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2。由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，因而產(chǎn)生了感應(yīng)電流I2， I2與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩T，從而使轉(zhuǎn)子拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械以轉(zhuǎn)速n運(yùn)轉(zhuǎn)。這一工作過(guò)程可以表示成：U1 I1 E2 I2 T n名稱名稱符號(hào)符號(hào)名稱名稱 符號(hào)符號(hào)額定功率PN同步轉(zhuǎn)速n0額定電壓UN磁極對(duì)數(shù)p額定電流IN轉(zhuǎn)差率s額定頻率fN電磁轉(zhuǎn)矩T額定轉(zhuǎn)速nN槽距角額定功率因數(shù)N極距額定效率N節(jié)距y5.三相交流電動(dòng)機(jī)基本公式

4、符號(hào)6.三相交流電動(dòng)機(jī)基本公式（a）轉(zhuǎn)差率）轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n0之差，與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱作轉(zhuǎn)差率（slip），用s表示，即s=（ n0 -n）/ n0。因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速： n=（1-s） n0（b）三相異步電動(dòng)機(jī)的功率）三相異步電動(dòng)機(jī)的功率 其中 m1為定子繞組的相數(shù)；U1為定子電壓；I1為定子電流；cos1為功率因數(shù)6.三相交流電動(dòng)機(jī)基本公式（c）槽距角）槽距角 槽距角為電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的參數(shù)，是轉(zhuǎn)子、定子繞線組線槽距離 其中 p為磁極對(duì)數(shù) z為電機(jī)的槽數(shù) （d）極距）極距 極距為定子繞組形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)其中 p為磁極對(duì)數(shù) z為電機(jī)的槽數(shù) 6.三相交流電動(dòng)機(jī)基本公式（i）電動(dòng)機(jī)的效

5、率）電動(dòng)機(jī)的效率（j）電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩）電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩（k）電磁轉(zhuǎn)矩的物理公式）電磁轉(zhuǎn)矩的物理公式6.三相交流電動(dòng)機(jī)基本公式令其中 CT由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的常數(shù) m為磁通最大值 I2cos2為轉(zhuǎn)子每相電流的有功分量（l）電勢(shì)能公式）電勢(shì)能公式 U1=E1=4.44kw1N1f1m6.三相交流電動(dòng)機(jī)基本公式定子銅損耗 空載損耗定子鐵損耗總損耗電磁功率銅損耗轉(zhuǎn)子銅損耗平衡方程電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械功率二三相交流異步電機(jī)的變頻調(diào)速異步電機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)制動(dòng)制動(dòng)狀態(tài)狀態(tài)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)理想空理想空載狀態(tài)載狀態(tài)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n0n00nn0 nn0 nn0 轉(zhuǎn)差率s1s1

6、1s0s0s01.三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n0之差，與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱作轉(zhuǎn)差率（slip），用s表示，即s=（ n0 -n）/ n0。因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：n=（1-s） n02.三相交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動(dòng)直接起動(dòng)減壓起動(dòng)直接起動(dòng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠但電流過(guò)大減壓起動(dòng)起動(dòng)方法簡(jiǎn)單，但定子串電阻起動(dòng)耗能較多轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動(dòng)起動(dòng)耗能較多2.三相交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)減壓起動(dòng)（星形-三角形減壓起動(dòng)）星形連接三角形形連接（a）星形-三角形減壓起動(dòng)項(xiàng)目項(xiàng)目等式等式定子線電壓比定子相電壓比定子相電流比起動(dòng)電流比電源電流比起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比2.三相交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)減壓起動(dòng)（星形-

7、三角形減壓起動(dòng)）星形-三角形減壓起動(dòng)只適用于正常運(yùn)行是為三角形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)，定子繞組先按星形聯(lián)結(jié)，起動(dòng)后再換成三角形聯(lián)結(jié)。2.三相交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電機(jī)調(diào)速變壓調(diào)速變頻調(diào)速變極調(diào)速變頻調(diào)速調(diào)速范圍大，精準(zhǔn)度高變極調(diào)速調(diào)速范圍窄，電機(jī)體積大變壓調(diào)速能耗大，調(diào)速不平滑3.三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速變頻調(diào)速（基頻以下）基頻以下，依據(jù)電機(jī)機(jī)械特性可知，在忽略定子漏阻抗的情況，在轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值時(shí)，U1=E1=4.44kw1N1f1m，保證U1與f1成正比，則m保持不變，此時(shí)電機(jī)具有特性保證U1與f1成正比，電機(jī)擁有最大輸出轉(zhuǎn)矩3.三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速變頻調(diào)速（基頻以下） 由此可見，基頻以下電機(jī)的基

8、本特性曲線是保證U1與f1成正比，其最大輸出轉(zhuǎn)矩不產(chǎn)生變化。所表現(xiàn)的為電機(jī)的基本特性，不是我們電機(jī)調(diào)速的必須方法。 即 當(dāng)電機(jī)在基頻以下，保證U1與f1成正比通過(guò)變頻調(diào)速時(shí)，若輸出轉(zhuǎn)矩沒有達(dá)到最大時(shí)，改變定子電壓和頻率來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速；若輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大時(shí)，則無(wú)法再增加電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩。3.三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速變頻調(diào)速（基頻以上）基頻以上，依據(jù)電機(jī)機(jī)械特性可知， 當(dāng)功率達(dá)到最大時(shí)，其轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n成反比，功率P保持不變。 此時(shí)的電機(jī)機(jī)械曲線為功率最大值保持不變，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速（頻率）成反比，其乘積保持不變。3.三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速變頻調(diào)速（基頻以上） 由此可見，基頻以上電機(jī)的基本特性曲線是保

9、證U1 一定，T1與f1成反比，其最大輸出功率不產(chǎn)生變化。所表現(xiàn)的為電機(jī)的基本特性，不是我們電機(jī)調(diào)速的必須方法。 即 當(dāng)電機(jī)在基頻以上，保證U1 一定，T1與f1成反比通過(guò)變頻調(diào)速時(shí)，若輸出功率沒有達(dá)到最大時(shí)，改變定子電壓和頻率來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速；若輸出功率達(dá)到最大時(shí)，則無(wú)法再增加電機(jī)的最大輸出功率，若還需超頻調(diào)速，則依據(jù)電機(jī)特性曲線需減小負(fù)載。4.三相交流異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)電機(jī)制動(dòng)回饋制動(dòng)反接制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)反接制動(dòng)，反接相序，產(chǎn)生起阻滯作用的反轉(zhuǎn)矩以便制動(dòng)電機(jī)能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)，定子繞組上加直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的作用已達(dá)到制動(dòng)的目的回饋制動(dòng)，回饋制動(dòng)，將制動(dòng)反饋回的電流電壓反饋

10、回電網(wǎng)三交直交變頻器的基本原理1.變頻器的基本概念變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。2.交直交變頻器基本概念 交直交變頻器是一種間接

11、變頻，現(xiàn)將交流電變?yōu)橹绷麟?，在將直流電變?yōu)轭l率、電壓、電流可調(diào)的交流電，其主要包括三個(gè)部分：整流電路、中間電路、逆變電路。3.整流電路不可控整流電路 不可控整流電路使用的元件為功率二極管，不可控整流電路按輸入交流電源的相數(shù)不同分為單相整流電路、三相整流電路和多相整流電路。3.整流電路不可控整流電路三相橋式整流電路共有六只整流二極管，其中VD1、VD3、VD5三只管子的陰極連接在一起，稱為共陰極組；VD4、VD6、VD2三只管子的陽(yáng)極連接在一起，稱為共陽(yáng)極組。共陰極組三只二極管VD1、VD3、VD5在t1、t3、t5換流導(dǎo)通；共陽(yáng)極組三只二極管VD2、VD4、VD6在t2、t4、t6換流導(dǎo)通。一

12、個(gè)周期內(nèi)，每只二極管導(dǎo)通13周期，即導(dǎo)通角為120。通過(guò)計(jì)算可得到負(fù)載電阻RL上的平均電壓為Uo = 2.34U23.整流電路可控整流電路 可控整流電路使用的元件為可控元件，通過(guò)改變控制電源的電流或是電壓，可以控制可控元件的通斷。晶閘管是半可控元件，控制電源控制晶閘管的導(dǎo)通，但晶閘管的關(guān)斷則需要兩端電流的降低。3.整流電路可控整流電路三相交流電源電壓uR、uS、uT正半波的自然換相點(diǎn)為1、3、5，負(fù)半波的自然換相點(diǎn)為2、4、6。當(dāng)0時(shí)，讓觸發(fā)電路先后向各自所控制的6只晶閘管的門極(對(duì)應(yīng)自然換相點(diǎn))送出觸發(fā)脈沖，即在三相電源電壓正半波的1、3、5點(diǎn)向共陰極組晶閘管VT1、VT3、VT5 輸出觸發(fā)

13、脈沖；在三相電源電壓負(fù)半波的2、4、6點(diǎn)向陽(yáng)極組晶閘管VT2、VT4、VT6 輸出觸發(fā)脈沖，負(fù)載上所得到的整流輸出電壓ud波形如圖所示的由三相電源線電壓uRS、uRT、uST、uSR、uTR和uRS的正半波所組成的包絡(luò)線 3.整流電路可控整流電路1) 1) 三相全控橋整流電路任一時(shí)刻必須有兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，才能三相全控橋整流電路任一時(shí)刻必須有兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，才能形成負(fù)載電流，其中一只在共陽(yáng)極組，另一只在共陰極組。形成負(fù)載電流，其中一只在共陽(yáng)極組，另一只在共陰極組。2) 2) 整流輸出電壓整流輸出電壓u ud d波形是由電源線電壓波形是由電源線電壓u uRSRS、u uRTRT、u uST

14、ST、u uSRSR、u uTRTR和和u uRSRS的的輪流輸出所組成的。晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)椋海ㄝ喠鬏敵鏊M成的。晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)椋海╒TVT6 6和和VTVT1 1）（VTVT1 1和和VTVT2 2）（VTVT2 2和和VTVT3 3）（VTVT3 3和和VTVT4 4）（VTVT4 4和和VTVT5 5）（VTVT5 5和和VTVT6 6）。）。3) 3) 六只晶閘管中每管導(dǎo)通六只晶閘管中每管導(dǎo)通120120，每間隔，每間隔6060有一只晶閘管換流。有一只晶閘管換流。4 4）觸發(fā)方式：可采用單寬脈沖觸發(fā)，也可采用雙窄脈沖觸發(fā)。）觸發(fā)方式：可采用單寬脈沖觸發(fā)，也可采用雙窄脈沖觸發(fā)。 3

15、.整流電路不同控制角時(shí)輸出電壓波形 6060時(shí)的電壓波形時(shí)的電壓波形三相橋式可控整流電路輸出電壓平均值計(jì)算三相橋式可控整流電路輸出電壓平均值計(jì)算三相橋式可控整流電路所帶負(fù)載為電感性時(shí)，輸出電壓平均值可用下三相橋式可控整流電路所帶負(fù)載為電感性時(shí)，輸出電壓平均值可用下式計(jì)算式計(jì)算 U Ud d=2.34=2.34U U2 2coscos 3.中間電路變頻器的中間電路有濾波電路和制動(dòng)電路等不同的形式。濾波電路利用整流電路可以從電網(wǎng)的交流電源得到直流電壓或直流電流，但是這種電壓或電流含有頻率為電源頻率6倍的紋波，則逆變后的交流電壓、電流也產(chǎn)生紋波。因此，必須對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行濾波，以減少電壓或電流的

16、波動(dòng)。這種電路稱為濾波電路。制動(dòng)電路利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻吸收電動(dòng)機(jī)的再生電能的方式稱為動(dòng)力制動(dòng)或再生制動(dòng)。3.中間電路電容濾波 通常用大容量電容對(duì)整流電路輸出電壓進(jìn)行濾波。由于電容量比較大，一般采用電解電容。 二極管整流器在電源接通時(shí)，電容中將流過(guò)較大的充電電流(亦稱浪涌電流)，有可能燒壞二極管，必須采取相應(yīng)措施。圖中給出幾種抑制浪涌電流的方式。 a)接入交流電抗 b)接入直流電抗 c)串聯(lián)充電電阻 抑制浪涌電流的方式3.中間電路電容濾波 采用大電容濾波后再送給逆變器，這樣可使加于負(fù)載上的電壓值不受負(fù)載變動(dòng)的影響，基本保持恒定。該變頻電源類似于電壓源，因而稱為電壓型變頻器。電壓型變頻

17、器的電路框圖如圖（a）所示。電壓型變頻器逆變電壓波形為方波，而電流的波形經(jīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的濾波后接近于正弦波，如圖（b）所示。（a）電壓型變頻器的電路框圖 （b）電壓型變頻器的電壓和電流波形3.中間電路電感濾波 采用大容量電感對(duì)整流電路輸出電流進(jìn)行濾波，稱為電感濾波。由于經(jīng)電感濾波后加于逆變器的電流值穩(wěn)定不變，所以輸出電流基本不受負(fù)載的影響，電源外特性類似電流源，因而稱為電流型變頻器。圖（a）所示為電流型變頻器的電路框圖。圖（b）所示為電流型變頻器輸出電壓及電流波形。（a）電流型變頻器的電路框圖（b）電流型變頻器輸出電壓及電流波形3.中間電路制動(dòng)電路利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻吸收電動(dòng)機(jī)的再生電

18、能的方式稱為動(dòng)力制動(dòng)或再生制動(dòng)。圖為制動(dòng)電路的原理圖。制動(dòng)電路介于整流器和逆變器之間，圖中的制動(dòng)單元包括晶體管VB、二極管VDB和制動(dòng)電阻RB。如果回饋能量較大或要求強(qiáng)制動(dòng)，還可以選用接于H、G兩點(diǎn)上的外接制動(dòng)電阻REB。（a）制動(dòng)電路的原理圖3.逆變電路工作原理逆變電路也簡(jiǎn)稱為逆變器，圖（a）所示為單相橋式逆變器，四個(gè)橋臂由開關(guān)構(gòu)成，輸入直流電壓E，逆變器負(fù)載是電阻R。當(dāng)將開關(guān)S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，電阻上得到左正右負(fù)的電壓；間隔一段時(shí)間后將開關(guān)S1、S4打開，S2、S3閉合，電阻上得到右正左負(fù)的電壓。我們以頻率f交替切換S1、S4和S2、S3，在電阻上就可以得到圖3-13b所示的

19、電壓波形。 a) 單相橋式逆變電路 b) 工作電壓波形3.逆變電路.半橋逆變電路 圖（a） 為半橋逆變電路原理圖，直流電壓Ud加在兩個(gè)串聯(lián)的足夠大的電容兩端，并使得兩個(gè)電容的連接點(diǎn)為直流電源的中點(diǎn)，即每個(gè)電容上的電壓為Ud/2。由兩個(gè)導(dǎo)電臂交替工作使負(fù)載得到交變電壓和電流，每個(gè)導(dǎo)電臂由一個(gè)功率晶體管與一個(gè)反并聯(lián)二極管所組成。 （a) 半橋逆變 （b) 工作波形3.逆變電路全橋逆變電路 電路原理如圖（a）所示。直流電壓Ud接有大電容C，電路中的四個(gè)橋臂，橋臂1、4和橋臂2、3組成兩對(duì)，工作時(shí)，設(shè)t2時(shí)刻之前V1、V4導(dǎo)通，負(fù)載上的電壓極性為左正右負(fù)，負(fù)載電流io由左向右。t2時(shí)刻給V1、V4關(guān)斷

20、信號(hào)，給V2、V3導(dǎo)通信號(hào)，則V1、V4關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io方向不能突變，于是VD2、VD3導(dǎo)通續(xù)流，負(fù)載兩端電壓的極性為右正左負(fù)。當(dāng)t3時(shí)刻io降至零時(shí)，VD2、VD3截止，V2、V3導(dǎo)通，io開始反向。同樣在t4時(shí)刻給V2、V3關(guān)斷信號(hào)，給V1、V4導(dǎo)通信號(hào)后，V2、V3關(guān)斷，io方向不能突變，由VD1、VD4導(dǎo)通續(xù)流。t5時(shí)刻io降至零時(shí)，VD1、VD4截止，V1、V4導(dǎo)通，io反向，如此反復(fù)循環(huán)，兩對(duì)交替各導(dǎo)通180。其輸出電壓uO和負(fù)載電流iO見圖3-15b 所示。 （a） 全橋逆變電路 （ b） 工作波形4. SPWM控制技術(shù) PAM (Pulse Amplitude Mo

21、dulation)脈幅調(diào)制型，是一種改變電壓源的電壓Ud或電流源Id的幅值，進(jìn)行輸出控制的方式。 PWM (Pulse Width Modulation) 脈寬調(diào)制型，是靠改變脈沖寬度來(lái)控制輸出電壓，通過(guò)改變調(diào)制周期來(lái)控制其輸出頻率。 SPWM（Sinusoidal PWM）正弦波脈寬調(diào)制型 ，SPWM控制方式就是對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波所需要的波形。 4. SPWM控制技術(shù)基本原理采樣控制理論有這樣一個(gè)結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積，效果基本相同是指環(huán)節(jié)的

22、輸出響應(yīng)波形基本相同。例如圖所示的三種窄脈沖形狀不同，但面積相同（假如都等于1）。當(dāng)它們分別加在同一個(gè)慣性環(huán)節(jié)上時(shí)，其輸出響應(yīng)基本相同。且脈沖越窄，其輸出差異越小。 （a） 沖量相等形狀不同的三種窄脈沖4. SPWM控制技術(shù)基本原理 根據(jù)上述理論，正弦波可用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替。如圖所示。（a）沖量相等形狀不同的三種窄脈沖4. SPWM控制技術(shù)PWM逆變電路的控制方式 1. 單極性方式 單極性控制方式波形見圖，載波uc在調(diào)制信號(hào)波ur的正半周為正極性的三角波，在負(fù)半周為負(fù)極性的三角波。 （a）單極性控制方式波形4. SPWM控制技術(shù)PWM逆變電路的控制方式 2.雙極性控制方式 雙極性控

23、制方式波形見圖，在ur的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波是在正負(fù)兩個(gè)方向變化的，所得到的PWM波形也是在兩個(gè)方向變化的。 （a）雙極性控制方式波形4. SPWM控制技術(shù)SPWM逆變器的調(diào)制方式 在SPWM逆變器中，三角波電壓頻率ft與調(diào)制波電壓頻率(即逆變器的輸出頻率) fr之比Nftfr稱為載波比，也稱為調(diào)制比。根據(jù)載波比的變化與否，PWM調(diào)制方式可分為同步式、異步式和分段同步式。4. SPWM控制技術(shù)SPWM逆變器的調(diào)制方式 (1). 同步調(diào)制方式 載波比N等于常數(shù)時(shí)稱同步調(diào)制方式。同步調(diào)制方式在逆變器輸出電壓每個(gè)周期內(nèi)所采用的三角波電壓數(shù)目是固定的，因而所產(chǎn)生的SPWM脈沖數(shù)是一定的。其優(yōu)點(diǎn)是在逆

24、變器輸出頻率變化的整個(gè)范圍內(nèi)，皆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。而且能嚴(yán)格保證逆變器輸出三相波形之間具有120相位移的對(duì)稱關(guān)系。缺點(diǎn)是當(dāng)逆變器輸出頻率很低時(shí)，每個(gè)周期內(nèi)的SPWM脈沖數(shù)過(guò)少，低頻諧波分量較大，使負(fù)載電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。4. SPWM控制技術(shù)SPWM逆變器的調(diào)制方式 (2) 異步調(diào)制方式 在逆變器的整個(gè)變頻范圍內(nèi)，載渡比N不是一個(gè)常數(shù)。一般在改變調(diào)制波頻率fr時(shí)保持三角波頻率ft不變，因而提高了低頻時(shí)的載波比，這樣逆變器輸出電壓每個(gè)周期內(nèi)PWM脈沖數(shù)可隨輸出頻率的降低而增加，相應(yīng)地可減少負(fù)載電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與噪聲，改善了調(diào)速系統(tǒng)的低頻工作特性。但異步調(diào)

25、制方式在改善低頻工作性能的同時(shí)，又失去了同步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)載波比N隨著輸出頻率的降低而連續(xù)變化時(shí)，它不可能總是3的倍數(shù)勢(shì)必使輸出電壓波形及其相位都發(fā)生變化，難以保持三相輸出的對(duì)稱性，因而引起電動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)。4. SPWM控制技術(shù)SPWM逆變器的調(diào)制方式 (3)分段同步調(diào)制方式 實(shí)際應(yīng)用中，多采用分段同步調(diào)制方式，它集同步和異步調(diào)制方式之所長(zhǎng)，而克服了兩者的不足。在一定頻率范圍內(nèi)采用同步調(diào)制，以保持輸出波形對(duì)稱的優(yōu)點(diǎn)，在低頻運(yùn)行時(shí)，使載波比有級(jí)地增大，以采納異步調(diào)制的長(zhǎng)處，這就是分段同步調(diào)制方式。具體地說(shuō)，把整個(gè)變頻范圍劃分為若干頻段，在每個(gè)頻段內(nèi)都維持N恒定，而對(duì)不同的頻段取不同的N值，頻率低時(shí)，N值取大些。采用分段同步調(diào)制方式，需要增加調(diào)制脈沖切換電路，從而增加控制電路的復(fù)雜性。4. SPWM控制技術(shù)SPWM波形成的方法