《電力電子技術》電子課件(高職高專第5版)-4.5-逆變器的SPWM控制技術

4.5逆變器的SPWM

控制技術電力電子技術(第5版)第4章無源逆變電路4.5.1SPWM控制的基本原理將一個正弦波半波電壓分成N等份，并把正弦曲線每一等份所包圍的面積都用一個與其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，且矩形脈沖的中點與相應正弦等份的中點重合，得到如圖4.5.1（b）所示的脈沖列。這就是PWM波形。正弦波的另外一個半波可以用相同的辦法來等效。PWM被形的脈沖寬度是按正弦規(guī)律變化，稱為SPWM（SinusoidalPulseWidthModulation）波形。圖4.5.1SPWM電壓等效正弦電壓

對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或者其它所需要的波形。

1、PWM產(chǎn)生原理：2、SPWM控制方式：4.5.2單極性SPWM控制方式在ur的正半周期，T1保持導通，T4交替通斷。當ur>

uc時，使T4導通，負載電壓u0=Ud；當ur≤uc時，使T4關斷，由于電感負載中電流不能突變，負載電流將通過D3續(xù)流，負載電壓u0=0。在ur的負半周，保持T2導通，使T3交替通斷。當ur<

uc時，使T3導通，u0=-Ud；當ur≥uc時，使T3關斷，負載電流將通過D4續(xù)流，負載電壓u0=0。

圖4.5.2電壓型單相橋PWM逆變電路原理圖

圖4.5.3單極性PWM控制方式

1、定義：三角載波只在一個方向變化得到的PWM波形也只在一個方向變化的控制方式稱為單極性SPWM控制方式。2、原理：載波信號uc在信號波正半周為正極性的三角波，在負半周為負極性的三角波，調(diào)制信號ur和載波uc的交點時刻控制逆變器晶體管T3、T4的通斷。3、控制：調(diào)節(jié)調(diào)制信號ur的幅值可以使輸出調(diào)制脈沖寬度作相應的變化，這能改變逆變器輸出電壓的基波幅值，從而可實現(xiàn)對輸出電壓的平滑調(diào)節(jié)；改變調(diào)制信號ur的頻率則可以改變輸出電壓的頻率。從調(diào)節(jié)的角度來看，SPWM逆變器非常適用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。圖4.5.3單極性PWM控制方式

4.5.2單極性SPWM控制方式4.5.3雙極性SPWM控制方式

圖4.5.4雙極性PWM控制方式

2、控制：在ur的正負半周內(nèi)，在調(diào)制信號ur和載波信號uc的交點時刻控制各開關器件的通斷。當ur>

uc時，使晶體管T1

、T4導通，使T2

、T3關斷，此時，u0=Ud；當ur<

uc時，使晶體管T2

、T3導通，使T1

、T4關斷，此時，u0=-Ud。在ur的一個周期內(nèi)，PWM輸出只有±Ud兩種電平。逆變電路同一相上下兩臂的驅(qū)動信號是互補的。在實際應用時，為了防止上下兩個橋臂同時導通而造成短路，在給一個臂施加關斷信號后，再延遲△t時間，然后給另一個臂施加導通信號。延遲時間的長短取決于功率開關器件的關斷時間。需要指出的是，這個延遲時間將會給輸出的PWM波形帶來不利影響，使其偏離正弦波。

1、定義：三角載波是正負兩個方向變化，所得到的SPWM波形也是在正負兩個方向變化控制方式。

4.5.4三相橋式逆變電路的SPWM控制

圖4.5.5電壓型三相橋式逆變電路的PWM控制方式2、工作原理：A、B、C三相的PWM控制公用一個三角波載波信號uc，三相調(diào)制信號urA、urB、urC分別為三相正弦信號，其幅值和頻率均相等，相位依次相差120°。A、B、C三相PWM控制規(guī)律相同。1、控制方式：雙極性方式。4.5.4三相橋式逆變電路的SPWM控制當urA>uc時，使T1導通，使T4關斷，則A相相對于直流電源假想中點N的輸出壓；當urA<uc時，使T1關斷，使T4導通，則。T1、T4的驅(qū)動信號始終互補。其余兩相控制規(guī)律相同。當給T1(T4)加導通信號時，可能是T1(T4)導通，也可能是D1(D4)續(xù)流導通，這取決于阻感負載中電流的方向。輸出相電壓和線電壓的波形如圖4.5.6所示。3、控制過程：（以A相為例）圖4.5.6電壓型三相橋式逆變電路的PWM波形4.5.5SPWM控制的逆變電路的優(yōu)點

（1）

可以得到接近正弦波的輸出電壓，滿