第6章6.2脉冲宽度调制技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.2,脉冲宽度调制技术,6.2.1,正弦,PWM,三相桥式逆变器正弦,PWM,的工作原理如图示。,图中频率为,fc,的等腰三角载波与频率为,f,的正弦调制波相比较，两者的交点确定电力电子器件的开关时刻。,1,PWM,逆变器的线电压和相电压波形,a),线电压,b),相电压,2,调制指数,m,定义为,式中，,V,P,为调制波的峰值；,V,T,为载波的峰值。,理想情况下，,m,可以从,0,变化到,1,，并且调制波与输出波形之间将保持着线性关系。,逆变器基本上可以看作是一个线性放大器，其增益,G,为,3,载波频率的影响：,高的载波频率,(,与开关频率相同,),将使逆变器的开关损耗增加，但会减少电机的谐波损耗。,最优的载波频率选择应使系统的总损耗最小。,PWM,开关频率的一个重要的影响是当逆变器向电机提供功率时由于磁致效应而产生的噪声,(,也称为磁噪声,),。,这种噪声可以通过随机地改变,PWM,开关频率而减轻,(,随机,SPWM),，通过把开关频率增加到高于音频范围，也可以把这种噪声完全地消除。,4,1.,过调制区操作,当调制指数,m,接近于,1,时，在正、负半周期中间位置附近的凹口和脉冲将趋于消失。,为了使器件能有一个完整的开关操作，应保持一个最小的凹口和脉冲宽度。,过调制区的波形如图示,5,2.,载波与调制波频率的关系,在恒功率区，逆变器以方波模式工作从而可以获得最大电压。,在恒转矩区，逆变器输出电压可以采用,PWM,控制。通常希望逆变器工作时载波与调制波频率比,P,为一整数，即在整个工作范围内调制波与载波保持同步。,6,3.,死区时间效应及补偿,电压源型逆变器的一个基本控制原则是要导通的器件应滞后于要关断的器件一个死区时间,(,典型值为几个微秒,),以防止桥臂的直通。,这是因为器件的导通是非常快的，而相对来说关断是比较慢的。死区效应会导致输出电压的畸变并减小其幅值,。,半桥逆变器死区效应的波形如图示。,7,输出相电压波形的死去效应,8,5.5.2,特定谐波消除,PWM(SHEPWM),特定谐波消除,PWM,的相电压波形如图示,9,消除,5,次和,7,次谐波凹槽 角与基波输出电压的关系,10,5.5.3,最小纹波电流,PWM,电机中谐波损耗是由纹波电流的有效值确定的，因此，应该减小的是纹波电流有效值而不是某些个别的谐波。纹波电流有效值可以表示如下：,对于一个确定的基波幅值，通过计算机程序对,角迭代运算可以求出最小化的纹波电流有效值。,11,