WM控制技术新ppt课件

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1、第第6 6章章 PWM PWM控制技术控制技术 6.1 PWM 6.1 PWM控制的根控制的根本原理本原理 6.2 PWM 6.2 PWM逆变电路逆变电路及其控制方法及其控制方法 6.3 PWM 6.3 PWM跟踪控制跟踪控制技术技术 6.4 PWM 6.4 PWM整流电路整流电路及其控制方法及其控制方法 引言引言PWMPWMPulse Width ModulationPulse Width Modulation控制就是控制就是对脉冲的脉冲的宽度度进展展调制的技制的技术，即，即经过对一系列脉冲的一系列脉冲的宽度度进展展调制，制，来等效地来等效地获得所需求波形含外形和幅得所需求波形含外形和幅值。

2、第第3 3章的直流章的直流斩波波电路路实践上采用的就是践上采用的就是PWMPWM技技术，第，第4 4章章中涉及到中涉及到PWMPWM控制技控制技术的地方有两的地方有两处，一，一处是第是第4.14.1节中中的的斩控式交流控式交流调压电路，另一路，另一处是第是第4.44.4节矩矩阵式式变频电路。路。 PWMPWM控制技控制技术在逆在逆变电路中的运用最路中的运用最为广泛，广泛，对逆逆变电路路的影响也最的影响也最为深化，如今大量运用的逆深化，如今大量运用的逆变电路中，路中，绝大大部分都是部分都是PWMPWM型逆型逆变电路。路。 6.1 PWM控制的根本原理控制的根本原理面面积等效原理等效原理 是是PW

3、M控制技控制技术的重要的重要实际根底。根底。 原理内容：冲量相等而外形不同的窄脉冲加在具有原理内容：冲量相等而外形不同的窄脉冲加在具有惯性的性的环节上上时，其效，其效果根本一果根本一样。 冲量即指窄脉冲的面冲量即指窄脉冲的面积。 效果根本一效果根本一样，是指，是指环节的的输出呼出呼应波形根本一波形根本一样。 假假设把各把各输出波形用傅里叶出波形用傅里叶变换分析，那么其低分析，那么其低频段非常接近，段非常接近，仅在高在高频段略有差段略有差别。 实例例 将将图6-1a、b、c、d所示的脉冲作所示的脉冲作为输入，加在入，加在图6-2a所示的所示的R-L电路上，路上，设其其电流流i(t)为电路的路的输

4、出，出，图7-2b给出了不同窄脉冲出了不同窄脉冲时i(t)的呼的呼应波形。波形。 图图6-1 外形不同而冲量一样的各种窄脉冲外形不同而冲量一样的各种窄脉冲 图图6-2 冲量一样的各种窄脉冲的呼应波形冲量一样的各种窄脉冲的呼应波形 6.1 PWM控制的根本原理控制的根本原理用用PWM波替代正弦半波波替代正弦半波 将正弦半波看成是由将正弦半波看成是由N个彼此相个彼此相连的脉冲的脉冲宽度度为/N，但幅，但幅值顶部是曲部是曲线且大小按正弦且大小按正弦规律律变化的化的脉冲序列脉冲序列组成的。成的。 把上述脉冲序列利用一把上述脉冲序列利用一样数量的等幅而不等数量的等幅而不等宽的矩形脉冲替代，使矩形脉冲的中

5、点和相的矩形脉冲替代，使矩形脉冲的中点和相应正弦波正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部的正弦波部分面分面积冲量相等，冲量相等，这就是就是PWM波形。波形。 对于正弦波的于正弦波的负半周，也可以用同半周，也可以用同样的方法得的方法得到到PWM波形。波形。 脉冲的脉冲的宽度按正弦度按正弦规律律变化而和正弦波等效的化而和正弦波等效的PWM波形，也称波形，也称SPWMSinusoidal PWM波形。波形。 PWM波形可分波形可分为等幅等幅PWM波和不等幅波和不等幅PWM波两波两种，由直流种，由直流电源源产生的生的PWM波通常是等幅波通常是等幅PWM波。波

6、。基于等效面基于等效面积原理，原理，PWM波形波形还可以等效成其他可以等效成其他所需求的波形，如等效所需求的非正弦交流波形等。所需求的波形，如等效所需求的非正弦交流波形等。 图图6-3 用用PWM波替代正弦半波波替代正弦半波 6.2 PWM逆变电路及其控制方法逆变电路及其控制方法 6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法 6.2.2 6.2.2 异步伐制和同步伐制异步伐制和同步伐制 6.2.3 6.2.3 规那么采样法规那么采样法 6.2.4 PWM 6.2.4 PWM逆变电路的谐波分析逆变电路的谐波分析 6.2.5 6.2.5 提高直流电压利用率提高直流电压利用率 和减少开关次数

7、和减少开关次数 6.2.6 6.2.6 空间矢量空间矢量SVPWMSVPWM控制控制 6.2.7 PWM 6.2.7 PWM逆变电路的多重化逆变电路的多重化6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法计算法算法 根据逆根据逆变电路的正弦波路的正弦波输出出频率、幅率、幅值和半个周期内和半个周期内的脉冲数，将的脉冲数，将PWM波形中各脉冲的波形中各脉冲的宽度和度和间隔准确隔准确计算出算出来，按照来，按照计算算结果控制逆果控制逆变电路中各开关器件的通断，就路中各开关器件的通断，就可以得到所需求的可以得到所需求的PWM波形，波形，这种方法称之种方法称之为计算法。算法。 计算法是很繁算法是很繁琐

8、的，当需求的，当需求输出的正弦波的出的正弦波的频率、幅率、幅值或相位或相位变化化时，结果都要果都要变化。化。 调制法制法 把希望把希望输出的波形作出的波形作为调制信号，把接受制信号，把接受调制的信号制的信号作作为载波，波，经过信号波的信号波的调制得到所期望的制得到所期望的PWM波形。波形。 通常采用等腰三角波或通常采用等腰三角波或锯齿波作波作为载波，其中等腰三波，其中等腰三角波运用最多。角波运用最多。 7.2.1 7.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图6-4 单相桥式单相桥式PWM逆变电路逆变电路 单相相桥式式PWM逆逆变电路路调制法制法 电路任路任务过程程 任任务时V1和和V2通断互通

9、断互补，V3和和V4通断也互通断也互补，比如在比如在uo正半周，正半周，V1导通，通，V2关断，关断，V3和和V4交替通交替通断。断。 负载电流比流比电压滞后，在滞后，在电压正半周，正半周，电流有流有一段区一段区间为正，一段区正，一段区间为负。 在在负载电流流为正的区正的区间，V1和和V4导通通时，uo=Ud。 V4关断关断时，负载电流流经过V1和和VD3续流，流，uo=0。 在在负载电流流为负的区的区间，仍，仍为V1和和V4导通通时，因因io为负，故，故io实践上从践上从VD1和和VD4流流过，仍有，仍有uo=Ud。 V4关断，关断，V3开通后，开通后，io从从V3和和VD1续流，流，uo=

10、0。 uo总可以得到可以得到Ud和零两种和零两种电平。平。 在在uo的的负半周，半周，让V2坚持通持通态，V1坚持断持断态，V3和和V4交替通断，交替通断，负载电压uo可以得到可以得到-Ud和零两种和零两种电平。平。 阻感负载阻感负载6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图图6-4 单相桥式单相桥式PWM逆变电路逆变电路 图图6-5 单极性单极性PWM控制方式波形控制方式波形 单极性极性PWM控制方式控制方式 调制信号制信号ur为正弦波，正弦波，载波波uc在在ur的的正半周正半周为正极性的三角波，在正极性的三角波，在ur的的负半周半周

11、为负极性的三角波。极性的三角波。 在在ur的正半周，的正半周，V1坚持通持通态，V2坚持断持断态。 当当uruc时使使V4导通，通，V3关断，关断， uo=Ud。 当当uruc时使使V4关断，关断，V3导通，通， uo=0。 在在ur的的负半周，半周，V1坚持断持断态，V2坚持通持通态。 当当uruc时使使V3关断，关断，V4导通，通， uo=0。 6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图图6-4 单相桥式单相桥式PWM逆变电路逆变电路 图图6-6 双极性双极性PWM控制方式波形控制方式波形 双极性双极性PWM控制方式控制方式 在在调

12、制信号制信号ur和和载波信号波信号uc的交点的交点时辰控制各开关器件的通断。辰控制各开关器件的通断。 在在ur的半个周期内，三角波的半个周期内，三角波载波有波有正有正有负，所得的，所得的PWM波也是有正有波也是有正有负，在在ur的一个周期内，的一个周期内，输出的出的PWM波只波只需需Ud两种两种电平。平。 在在ur的正的正负半周，半周，对各开关器件的各开关器件的控制控制规律一律一样。 当当uruc时，V1和和V4导通，通，V2和和V3关断，关断，这时如如io0，那么，那么V1和和V4通，通，如如io0，那么，那么VD1和和VD4通，不通，不论哪种哪种情况都是情况都是uo=Ud。 当当uruc时

13、，V2和和V3导通，通，V1和和V4关断，关断，这时如如io0，那么，那么VD2和和VD3通，不通，不论哪种哪种情况都是情况都是uo=-Ud。 6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图6-7 三相桥式三相桥式PWM型逆变电路型逆变电路 图图6-8 三相桥式三相桥式PWM逆变电路波形逆变电路波形 三相三相桥式式PWM逆逆变电路路调制法制法 采用双极性控制方式。采用双极性控制方式。 U、V和和W三相的三相的PWM控制通控制通常公用一个三角波常公用一个三角波载波波uc，三相的，三相的调制信号制信号urU、urV和和urW依次相依次相差差120。 6.2.1 6.2.1 计算法和调制法

14、计算法和调制法电路任路任务过程程U相相为例例 当当urUuc时，上，上桥臂臂V1导通，下通，下桥臂臂V4关断，那么关断，那么U相相相相对于直流于直流电源假想中点源假想中点N的的输出出电压uUN=Ud/2。 当当urUuc时，V4导通，通，V1关断，那么关断，那么uUN=-Ud/2。 V1和和V4的的驱动信号一直是互信号一直是互补的。的。 当当给V1(V4)加加导通通讯号号时，能，能够是是V1(V4)导通，也能通，也能够是二极管是二极管VD1(VD4)续流流导通，通，这要由阻感要由阻感负载中中电流的方向来决流的方向来决议。 uUN、uVN和和uWN的的PWM波形都只需波形都只需Ud/2两种两种电

15、平。平。 图图6-7 三相桥式三相桥式PWM型逆变电路型逆变电路 图图6-8 三相桥式三相桥式PWM逆变电路波形逆变电路波形 6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图6-7 三相桥式三相桥式PWM型逆变电路型逆变电路 图图6-8 三相桥式三相桥式PWM逆变电路波形逆变电路波形 输出出线电压PWM波由波由Ud和和0三种三种电平构成。平构成。 当臂当臂1和和6导通通时，uUV=Ud。 当臂当臂3和和4导通通时，uUV=Ud。 当臂当臂1和和3或臂或臂4和和6导通通时，uUV=0。 负载相相电压uUN可由下式求得可由下式求得 负载相相电压的的PWM波由波由(2/3)Ud、(1/3)U

16、d和和0共共5种种电平平组成。成。 为了防止上下两个臂直通而呵斥短路，在上下两了防止上下两个臂直通而呵斥短路，在上下两臂通断切臂通断切换时要留一小段上下臂都施加关断信号的要留一小段上下臂都施加关断信号的死区死区时间。 6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图6-9 特定谐波消去法的输出特定谐波消去法的输出PWM波形波形 特定特定谐波消去法波消去法 是是计算法中一种算法中一种较有代表性的方法。有代表性的方法。 假假设在在输出出电压半个周期内开关器件开通和关断各半个周期内开关器件开通和关断各k次，思索到次，思索到PWM波四波四分之一周期分之一周期对称，共有称，共有k个开关个开关时辰

17、可以控制，除去用一个自在度来控制基波辰可以控制，除去用一个自在度来控制基波幅幅值外，可以消去外，可以消去k1个个频率的特定率的特定谐波。波。 以三相以三相桥式式PWM型逆型逆变电路中的路中的uUN波形波形为例例 在在输出出电压的半个周期内，器件开通和关断各的半个周期内，器件开通和关断各3次不包括次不包括0和和时辰，辰，共有共有6个开关个开关时辰可以控制。辰可以控制。 6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法为了消除偶次了消除偶次谐波，波，应使波形正使波形正负两半周期两半周期镜对称，即称，即 为了消除了消除谐波中的余弦波中的余弦项，简化化计算算过程，程，应使波形在正半周期内前后使波形

18、在正半周期内前后1/4周期以周期以/2为轴线对称，即称，即 同同时满足式足式(7-1)和式和式(7-2)的波形称的波形称为四分之一周期四分之一周期对称波形，称波形，这种波形可种波形可用傅里叶用傅里叶级数表示数表示为式中，式中，an为为(6-1)(6-2)(6-3)6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图6-9 特定谐波消去法的输出特定谐波消去法的输出PWM波形波形 由于由于图6-9的波形是四分之一周期的波形是四分之一周期对称的，所以在一个周期内的称的，所以在一个周期内的12个开关个开关时辰不包括辰不包括0和和时辰中，可以独立控制的只需辰中，可以独立控制的只需1、2和和3共共3个

19、个时辰，辰，该波形的波形的an为 (6-4)6.2.1 6.2.1 计算法和调制法计算法和调制法在三相在三相对称称电路的路的线电压中，相中，相电压所含的所含的3次次谐波相互抵消，因波相互抵消，因此通常可以思索消去此通常可以思索消去5次和次和7次次谐波，根据需求确定基波分量波，根据需求确定基波分量a1的的值，再令再令a5和和a7等于等于0，就可以建立三个方程，就可以建立三个方程，联立可求得立可求得1、2和和3。 这样可以消去两种特定频率的谐波，对于给定的基波幅值这样可以消去两种特定频率的谐波，对于给定的基波幅值a1，求解，求解上述方程可得一组上述方程可得一组 1、 2和和 3，基波幅值，基波幅值

20、a1改动时，改动时， 1、 2和和 3也也相应地改动。相应地改动。 (6-5)6.2.2 6.2.2 异步伐制和同步伐制异步伐制和同步伐制载波波频率率fc与与调制信号制信号频率率fr之比之比N= fc/fr称称为载波比，根据波比，根据载波和信波和信号波能否同步及号波能否同步及载波比的波比的变化情况，化情况，PWM调制方式可分制方式可分为异步伐制和异步伐制和同步伐制两种。同步伐制两种。 异步伐制异步伐制 载波信号和波信号和调制信号不制信号不坚持同步的持同步的调制方式称制方式称为异步伐制。异步伐制。 通常通常坚持持载波波频率率fc固定不固定不变，因此当信号波，因此当信号波频率率fr变化化时，载波波

21、比比N是是变化的。化的。 在信号波的半个周期内，在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正定，正负半周期的脉冲不半周期的脉冲不对称，半周期内前后称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不周期的脉冲也不对称。称。 当当fr较低低时，N较大，一周期内脉冲数大，一周期内脉冲数较多，脉冲不多，脉冲不对称称产生的不生的不利影响都利影响都较小，小，PWM波形接近正弦波。波形接近正弦波。 当当fr增高增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不脉冲不对称称的影响就的影响就变大，大，输出出PWM波和正弦波的差波和正弦波的差别变大，

22、大，对于三相于三相PWM型型逆逆变电路来路来说，三相，三相输出的出的对称性也称性也变差。差。 在采用异步伐制方式在采用异步伐制方式时，希望采用，希望采用较高的高的载波波频率，以使在信号率，以使在信号波波频率率较高高时仍能仍能坚持持较大的大的载波比。波比。 6.2.2 6.2.2 异步伐制和同步伐制异步伐制和同步伐制ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2Ud-2Ud图图6-10 同步伐制三相同步伐制三相PWM波形波形 同步伐制同步伐制 载波比波比N等于常数，并在等于常数，并在变频时使使载波和信号波波和信号波坚持同步的方式称持同步的方式称为同同步伐制。步伐制。 fr变化化时载

23、波比波比N不不变，信号波一，信号波一个周期内个周期内输出的脉冲数是固定的，脉出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。冲相位也是固定的。 在三相在三相PWM逆逆变电路中，通常公路中，通常公用一个三角波用一个三角波载波，波，为了使三相了使三相输出出波形波形严厉对称和一相的称和一相的PWM波正波正负半半周周镜对称，取称，取N为3的整数倍且的整数倍且为奇数。奇数。 当逆当逆变电路路输出出频率很低率很低时，同步，同步伐制伐制时的的fc也很低，也很低，fc过低低时由由调制制带来的来的谐波不易波不易滤除，当除，当负载为电动机机时也会也会带来来较大的大的转矩脉矩脉动和噪声；和噪声；当逆当逆变电路路输出出频率很

24、高率很高时，同步伐，同步伐制制时的的fc会会过高，使开关器件高，使开关器件难以接受。以接受。 6.2.2 6.2.2 异步伐制和同步伐制异步伐制和同步伐制图图6-11 分段同步伐制方式举例分段同步伐制方式举例 分段同步伐制分段同步伐制 把把fr范范围划分成假划分成假设干个干个频段，每段，每个个频段内都段内都坚持持载波比波比N为恒定，不同恒定，不同频段的段的载波比不同。波比不同。 在在fr高的高的频段采用段采用较低的低的载波比，波比，以使以使fc不致不致过高，限制在功率开关器件高，限制在功率开关器件允允许的范的范围内。内。 在在fr低的低的频段采用段采用较高的高的载波比，波比，以使以使fc不致不

25、致过低而低而对负载产生不利影响。生不利影响。 为了防止了防止fc在切在切换点附近的来回跳点附近的来回跳动，在各，在各频率切率切换点采用了滞后切点采用了滞后切换的的方法。方法。 有的安装在低有的安装在低频输出出时采用异步伐采用异步伐制方式，而在高制方式，而在高频输出出时切切换到同步伐到同步伐制方式，制方式，这样可以把两者的可以把两者的优点点结合起合起来，和分段同步方式的效果接近。来，和分段同步方式的效果接近。 实线表示实线表示输出频率输出频率增高时的增高时的切换频率切换频率虚线表示虚线表示输出频率输出频率降低时的降低时的切换频率切换频率 6.2.3 6.2.3 规那么采样法规那么采样法ucuOt

26、urTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d图图6-12 规那么采样规那么采样法法 在正弦波和三角波的自然交点在正弦波和三角波的自然交点时辰控制功辰控制功率开关器件的通断，率开关器件的通断，这种生成种生成SPWM波形的波形的方法称方法称为自然采自然采样法。法。 规那么采那么采样法法 是一种运用是一种运用较广的工程适用方法，其效广的工程适用方法，其效果接近自然采果接近自然采样法，但法，但计算量却比自然采算量却比自然采样法小得多。法小得多。 方法方法阐明明 取三角波两个正峰取三角波两个正峰值之之间为一个采一个采样周期周期Tc，使每个脉冲的中点都以相，使每个脉冲的中点都以相应的三角的三角波中

27、点即波中点即负峰点峰点为对称。称。 在三角波的在三角波的负峰峰时辰辰tD对正弦信号波正弦信号波采采样而得到而得到D点，点，过D点作一程度直点作一程度直线和三和三角波分角波分别交于交于A点和点和B点，在点，在A点点时辰辰tA和和B点点时辰辰tB控制功率开关器件的通断。控制功率开关器件的通断。 可以看出，用可以看出，用这种种规那么采那么采样法得到法得到的脉冲的脉冲宽度度和用自然采和用自然采样法得到的脉冲法得到的脉冲宽度非常接近。度非常接近。 6.2.3 6.2.3 规那么采样法规那么采样法ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d图图6-12 规那么采样规那么采样法法 和和确确

28、实定定 设正弦正弦调制信号波制信号波为 式中，式中，a称称为调制度，制度，0a r，是很容易，是很容易滤除的。除的。 当当调制信号波不是正弦波，而是其它波形制信号波不是正弦波，而是其它波形时，其，其谐波波由两部分由两部分组成，一部分是成，一部分是对信号波本身信号波本身进展展谐波分析所波分析所得的得的结果，另一部分是由于信号波果，另一部分是由于信号波对载波的波的调制而制而产生生的的谐波。波。 6.2.5 6.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数提高直流电压利用率和减少开关次数提高直流提高直流电压利用率、减少开关次数在利用率、减少开关次数在PWM型逆型逆变电路路中是很重要的。中是很重要的。 直

29、流直流电压利用率是指逆利用率是指逆变电路所能路所能输出的交流出的交流电压基波基波最大幅最大幅值U1m和直流和直流电压Ud之比。之比。 提高直流提高直流电压利用率可以提高逆利用率可以提高逆变器的器的输出才干。出才干。 减少功率器件的开关次数可以降低开关减少功率器件的开关次数可以降低开关损耗。耗。正弦波正弦波调制的三相制的三相PWM逆逆变电路的直流路的直流电压利用率很低。利用率很低。 在在调制度制度a为最大最大值1时，输出相出相电压的基波幅的基波幅值为Ud/2，输出出线电压的基波幅的基波幅值为 ，即直流，即直流电压利用率利用率仅为0.866。 实践践电路任路任务时，思索到功率器件的开通和关断都需求

30、，思索到功率器件的开通和关断都需求时间，如不采取其他措施，如不采取其他措施，调制度不能制度不能够到达到达1，实践能践能得到的直流得到的直流电压利用率比利用率比0.866还要低。要低。 6.2.5 6.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数提高直流电压利用率和减少开关次数ucurUurVurWuuUNOwtOwtOwtOwtuVNuUV图图6-15 梯形波为调制信号的梯形波为调制信号的PWM控制控制 采用梯形波作采用梯形波作为调制信号制信号 当梯形波幅当梯形波幅值和三角波幅和三角波幅值相等相等时，梯形波所含的基波分量幅，梯形波所含的基波分量幅值已已超越了三角波幅超越了三角波幅值，可以有效地提，

31、可以有效地提高直流高直流电压利用率。利用率。 决决议功率开关器件通断的方法和功率开关器件通断的方法和用正弦波作用正弦波作为调制信号波制信号波时完全一完全一样。 对梯形波的外形用三角化率梯形波的外形用三角化率 = Ut/Uto来描画，其中来描画，其中Ut为以横以横轴为底底时梯形波的高，梯形波的高，Uto为以横以横轴为底底边把梯形两腰延伸后相交所构成的把梯形两腰延伸后相交所构成的三角形的高。三角形的高。 =0时梯形波梯形波变为矩形波，矩形波， =1时梯形波梯形波变为三角波。三角波。 6.2.5 6.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数提高直流电压利用率和减少开关次数图6-16 变化化时的的和直

32、流和直流电压利用率利用率 图6-17 变化化时的各次的各次谐波含量波含量 由于梯形波中含有低次由于梯形波中含有低次谐波，波，调制后的制后的PWM波仍含有同波仍含有同样的低次的低次谐波，波，设由由这些低次些低次谐波不包括由波不包括由载波引起的波引起的谐波波产生的波形畸生的波形畸变率率为，那么，那么三角化率三角化率 不同不同时，和直流和直流电压利用率利用率U1m/Ud也不同。也不同。 =0.4时，谐波含量也波含量也较少，少，约为3.6%，直流，直流电压利用率利用率为1.03，综合效果合效果较好。好。用梯形波用梯形波调制制时，输出波形中含有出波形中含有5次、次、7次等低次次等低次谐波，波，这是梯形波

33、是梯形波调制制的缺陷，的缺陷，实践运用践运用时，可以思索将正弦波和梯形波，可以思索将正弦波和梯形波结合运用。合运用。6.2.5 6.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数提高直流电压利用率和减少开关次数uucr1uOwturur1uOwtur3图图6-18 叠加叠加3次谐波的调制信号次谐波的调制信号 线电压控制方式控制方式 目的是使目的是使输出的出的线电压波形中不含低次波形中不含低次谐波，同波，同时尽能尽能够提高直流提高直流电压利利用率，也用率，也应尽量减少功率器件的开关次数。尽量减少功率器件的开关次数。 在相在相电压正弦波正弦波调制信号中叠加适当大小的制信号中叠加适当大小的3次次谐波，使之

34、成波，使之成为鞍形波，鞍形波，那么那么经过PWM调制后逆制后逆变电路路输出的相出的相电压中也必然包含中也必然包含3次次谐波，且三相的波，且三相的三次三次谐波相位一波相位一样，在合成，在合成线电压时，各相，各相电压的的3次次谐波相互抵消，波相互抵消，线电压为正弦波。正弦波。 图6-18中，中，调制信号制信号ur成成为鞍形波，基波分量鞍形波，基波分量ur1的幅的幅值更大，但更大，但ur的最大的最大值不超越三角波不超越三角波载波最大波最大值。 基波基波ur1正峰值附近恰正峰值附近恰为为3次谐波次谐波ur3的负半波，的负半波，两者相互抵消。两者相互抵消。 6.2.5 6.2.5 提高直流电压利用率和减

35、少开关次数提高直流电压利用率和减少开关次数图图6-19 线电压控制方式举例线电压控制方式举例 线电压控制方式控制方式举例例 可以在正弦可以在正弦调制信号中叠加制信号中叠加3次次谐波外，波外，还可以叠加其他可以叠加其他3倍倍频于正弦波的信号，也可于正弦波的信号，也可以再叠加直流分量，以再叠加直流分量，这些都不会影响些都不会影响线电压。 图6-19中，中，up中既包含中既包含3的整数倍次的整数倍次谐波，波，也包含直流分量，而且其大小是随正弦信号的也包含直流分量，而且其大小是随正弦信号的大小而大小而变化的，化的，设三角波三角波载波幅波幅值为1，三相，三相调制信号中的正弦波分量分制信号中的正弦波分量分

36、别为urU1、urV1和和urW1，并令，并令 那么三相的调制信号分别为那么三相的调制信号分别为(6-12)(6-13)6.2.5 6.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数提高直流电压利用率和减少开关次数图图6-19 线电压控制方式举例线电压控制方式举例 不不论urU1、urV1和和urW1幅幅值的大小，的大小，urU、urV、urW中中总有有1/3周期的周期的值是是和三角波和三角波负峰峰值相等的，其相等的，其值为-1，在，在这1/3周期中，并不周期中，并不对调制信号制信号值为-1的的一相一相进展控制，而只展控制，而只对其他两相其他两相进展展PWM控制，因此也称控制，因此也称为两相控制方式

37、。两相控制方式。两相控制方式有以下两相控制方式有以下优点点 在信号波的在信号波的1/3周期内开关器件不周期内开关器件不动作，作，可使功率器件的开关可使功率器件的开关损耗减少耗减少1/3。 最大最大输出出线电压基波幅基波幅值为Ud，和相，和相电压控制方法相比，直流控制方法相比，直流电压利用率提利用率提高了高了15%。 输出出线电压中不含低次中不含低次谐波，波，这是由是由于相于相电压中相中相应于于up的的谐波分量相互抵波分量相互抵消的消的缘故，故，这一性能一性能优于梯形波于梯形波调制方制方式。式。 6.2.6 6.2.6 空间矢量空间矢量SVPWMSVPWM控制控制空空间矢量矢量SVPWM控制技控

38、制技术广泛运用于广泛运用于变频器中，器中，驱动交流交流电机机时，使，使电机机的磁的磁链成成为圆形的旋形的旋转磁磁场，从而使，从而使电机机产生恒定的生恒定的电磁磁转矩。矩。 空空间矢量矢量SVPWM控制技控制技术 图6-9所示的三相所示的三相电压型型桥式逆式逆变电路，采用路，采用180导通方式，共有通方式，共有8种任种任务形状，即形状，即V6、V1、V2通，通，V1、V2、V3通，通，V2、V3、V4通，通，V3、V4、V5通，通，V4、V5、V6通，通，V5、V6、V1通，以及通，以及V1、V3、V5通和通和V2、V4、V6通，用通，用“1表示每相上表示每相上桥臂开关臂开关导通，用通，用“0表

39、示下表示下桥臂开关臂开关导通，那么上述通，那么上述8种任种任务形状可依次表示形状可依次表示为100、110、010、011、001、101以及以及111和和000。 前前6种形状有种形状有输出出电压，属有效任，属有效任务形状，而后两种全部是上管通或下管形状，而后两种全部是上管通或下管通，没有通，没有输出出电压，称之，称之为零任零任务形状，故形状，故对于于这种根本的逆种根本的逆变器，称之器，称之为6拍逆拍逆变器。器。 图图6-9 三相电压型桥式逆变电路三相电压型桥式逆变电路 6.2.6 6.2.6 空间矢量空间矢量SVPWMSVPWM控制控制图图6-20 电压空间矢量六边形电压空间矢量六边形 图

40、图6-21 空间电压矢量的线形组合空间电压矢量的线形组合 对于于6拍逆拍逆变器，在每个任器，在每个任务周期中，周期中，6种种有效任有效任务形状各出形状各出现一次，每一种形状一次，每一种形状继续60，在一个周期中，在一个周期中6个个电压矢量共矢量共转过360，构成一个封，构成一个封锁的正六的正六边形，形，对于于111和和000这两个两个“零任零任务形状，在形状，在这里表里表现为位于位于原点的零矢量，坐落在正六原点的零矢量，坐落在正六边形的中心点。形的中心点。 采用采用PWM控制，就可以使交流控制，就可以使交流电机的磁机的磁通尽量接近通尽量接近圆形，任形，任务频率越高，磁通就越率越高，磁通就越接近

41、接近圆形，需求的形，需求的电压矢量不是矢量不是6个根本个根本电压矢量矢量时，可以用两个根本矢量和零矢量的，可以用两个根本矢量和零矢量的组合来合来实现。如如图6-21中，所要的矢量中，所要的矢量为us，用根本矢，用根本矢量量u1和和u2的的线形形组合来合来实现，u1和和u2的作用的作用时间普通小于开关周期普通小于开关周期To的的60，缺乏的，缺乏的时间可用可用“零矢量零矢量补齐。 6.2.7 PWM6.2.7 PWM逆变电路的多重化逆变电路的多重化图图6-22 二重二重PWM型逆变电路型逆变电路 目的是目的是为了提高等效开关了提高等效开关频率，减少开关率，减少开关损耗，减耗，减少和少和载波有关的

42、波有关的谐波分量。波分量。PWM逆逆变电路多重化路多重化结合方式有合方式有变压器方式和器方式和电抗器方式。抗器方式。电抗器抗器联接的二重接的二重PWM逆逆变电路路 电路的路的输出从出从电抗器中心抽抗器中心抽头处引出。引出。 两个两个单元逆元逆变电路的路的载波信号相互波信号相互错开开180，输出端相出端相对于直流于直流电源中点源中点N的的电压uUN=(uU1N+uU2N)/2，已，已变为单极性极性PWM波了，波了，输出出线电压共有共有0、(1/2)Ud、Ud五个五个电平，比非平，比非多重化多重化时谐波有所减少。波有所减少。 所加所加电压的的频率越高，率越高，电抗器所需的抗器所需的电感量就越感量就

43、越小。小。图图6-23 二重二重PWM型逆变电路输出波形型逆变电路输出波形 6.2.7 PWM6.2.7 PWM逆变电路的多重化逆变电路的多重化二重化后，二重化后，输出出电压中所含中所含谐波的波的角角频率仍可表示率仍可表示为n c+k r，但其，但其中当中当n为奇数奇数时的的谐波已全部被除波已全部被除去，去，谐波的最低波的最低频率在率在2 c附近，附近，相当于相当于电路的等效路的等效载波波频率提高了率提高了一倍。一倍。 图图6-22 二重二重PWM型逆变电路型逆变电路 图图6-23 二重二重PWM型逆变电路输出波形型逆变电路输出波形 6.3 PWM跟踪控制技术跟踪控制技术 6.3.1 滞环比较

44、方式滞环比较方式 6.3.2 三角波比较方式三角波比较方式6.3.1 滞环比较方式滞环比较方式图图6-24 滞环比较方式电流跟踪控制举例滞环比较方式电流跟踪控制举例 tOiii*+D Ii*-D Ii*图图6-25 滞环比较方式的指令电流和输滞环比较方式的指令电流和输出电流出电流 跟踪控制方法：把希望跟踪控制方法：把希望输出的出的电流或流或电压波形作波形作为指令信号，把指令信号，把实践践电流或流或电压波形作波形作为反响信号，反响信号，经过两者的瞬两者的瞬时值比比较来决来决议逆逆变电路各功率开关器件的通断，使路各功率开关器件的通断，使实践的践的输出跟踪指令信号出跟踪指令信号变化化滞滞环比比较方式

45、方式 电流跟踪控制运用最多。流跟踪控制运用最多。 PWM电流跟踪控制流跟踪控制单相半相半桥式逆式逆变电路路 把指令把指令电流流i*和和实践践输出出电流流i的偏向的偏向i*-i作作为带有滞有滞环特性的特性的比比较器的器的输入，入，经过其其输出来控制出来控制功率器件功率器件V1和和V2的通断。的通断。 电抗器电抗器7.3.1 滞环比较方式滞环比较方式控制控制规律律 当当V1或或VD1导通通时，i增增大。大。 当当V2或或VD2导通通时，i减减小。小。 经过环宽为2I的滞的滞环比比较器器的控制，的控制，i就在就在i*+I和和i*-I的的范范围内，呈内，呈锯齿状地跟踪指令状地跟踪指令电流流i*。环宽过

46、宽时，开关，开关频率低，跟率低，跟踪踪误差大；差大；环宽过窄窄时，跟踪，跟踪误差小，但开关差小，但开关频率率过高，开高，开关关损耗增大。耗增大。L大大时，i的的变化率小，跟踪慢；化率小，跟踪慢；L小小时，i的的变化率大，开关化率大，开关频率率过高。高。图图6-24 滞环比较方式电流跟踪控制举例滞环比较方式电流跟踪控制举例 tOiii*+D Ii*-D Ii*图图6-25 滞环比较方式的指令电流和输出电流滞环比较方式的指令电流和输出电流 7.3.1 滞环比较方式滞环比较方式图图6-26 三相电流跟踪型三相电流跟踪型PWM逆变电路逆变电路 图图6-25 滞环比较方式的指令电流和输出电流滞环比较方式

47、的指令电流和输出电流 三相三相电流跟踪型流跟踪型PWM逆逆变电路路 由三个由三个单相半相半桥电路路组成，三相成，三相电流流指令信号指令信号i*U、i*V和和i*W依次相差依次相差120。 在在线电压的正半周和的正半周和负半周内，都有半周内，都有极性相反的脉冲极性相反的脉冲输出，出，这将使将使输出出电压中中的的谐波分量增大，也使波分量增大，也使负载的的谐波波损耗添耗添加。加。采用滞采用滞环比比较方式的方式的电流跟踪型流跟踪型PWM变流流电路有如下特点路有如下特点 硬件硬件电路路简单。 实时控制，控制，电流呼流呼应快。快。 不用不用载波，波，输出出电压波形中不含特定波形中不含特定频率的率的谐波。波

48、。 和和计算法及算法及调制法相比，一制法相比，一样开关开关频率率时输出出电流中高次流中高次谐波含量多。波含量多。 属于属于闭环控制，是各种跟踪型控制，是各种跟踪型PWM变流流电路的共同特点。路的共同特点。6.3.1 滞环比较方式滞环比较方式图图6-28 电压跟踪控制电路举例电压跟踪控制电路举例 电压跟踪控制跟踪控制 把指令把指令电压u*和和输出出电压u进展比展比较，滤除偏向信号中的除偏向信号中的谐波，波，滤波器的波器的输出送入滞出送入滞环比比较器，由比器，由比较器器输出控制开关器件的通断，从而出控制开关器件的通断，从而实现电压跟踪跟踪控制。控制。 输出出电压PWM波形中含大量高次波形中含大量高

49、次谐波，必需用适当的波，必需用适当的滤波器波器滤除。除。 u*=0时，输出出电压u为频率率较高的矩形波，相当于一个自励振高的矩形波，相当于一个自励振荡电路。路。 u*为直流信号直流信号时，u产生直流偏移，生直流偏移，变为正正负脉冲脉冲宽度不等，正度不等，正宽负窄或窄或正窄正窄负宽的矩形波。的矩形波。 u*为交流信号交流信号时，只需其，只需其频率率远低于上述自励振低于上述自励振荡频率，从率，从u中中滤除由器除由器件通断件通断产生的高次生的高次谐波后，所得的波形就几乎和波后，所得的波形就几乎和u* 一一样，从而，从而实现电压跟踪控跟踪控制。制。6.3.2 三角波比较方式三角波比较方式图图6-29

50、三角波比较方式电流跟踪型逆变电路三角波比较方式电流跟踪型逆变电路 三角波比三角波比较方式方式 把指令把指令电流流i*U、i*V和和i*W和逆和逆变电路路实践践输出的出的电流流iU、iV、iW进展比展比较，求出偏向，求出偏向电流，流，经过放大放大器器A放大后，再去和三角波放大后，再去和三角波进展比展比较，产生生PWM波形。波形。 放大器放大器A通常具有比例通常具有比例积分特性分特性或比例特性，其系数直接影响着逆或比例特性，其系数直接影响着逆变电路的路的电流跟踪特性。流跟踪特性。 特点特点 开关开关频率固定，等于率固定，等于载波波频率，率，高高频滤波器波器设计方便。方便。 为改善改善输出出电压波形

51、，三角波波形，三角波载波常用三相三角波波常用三相三角波载波。波。 和滞和滞环比比较控制方式相比，控制方式相比，这种控制方式种控制方式输出出电流所含的流所含的谐波少。波少。6.3.2 三角波比较方式三角波比较方式定定时比比较方式方式 不用滞不用滞环比比较器，而是器，而是设置一个固定的置一个固定的时钟。 以固定的采以固定的采样周期周期对指令信号和被控制指令信号和被控制变量量进展采展采样，并根据二者偏向的极性来控制并根据二者偏向的极性来控制变流流电路开关器件的通断，路开关器件的通断，使被控制量跟踪指令信号。使被控制量跟踪指令信号。 以以单相半相半桥逆逆变电路路为例，在例，在时钟信号到来的采信号到来的

52、采样时辰辰 如如ii*，V1关断，关断，V2导通，使通，使i减小。减小。 每个采每个采样时辰的控制造用都使辰的控制造用都使实践践电流与指令流与指令电流的流的误差减小。差减小。 采用定采用定时比比较方式方式时，器件的最高开关，器件的最高开关频率率为时钟频率率的的1/2。 和滞和滞环比比较方式相比，方式相比，电流控制流控制误差没有一定的差没有一定的环宽，控制的精度低一些。控制的精度低一些。6.4 PWM整流电路及其控制方法整流电路及其控制方法 6.4.1 PWM整流电路的任务原理整流电路的任务原理 6.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法6.4 PWM整流整流电路及其控制方法路及其控

53、制方法引言引言实践运用的整流践运用的整流电路几乎都是晶路几乎都是晶闸管相控整流管相控整流电路或二极管整流路或二极管整流电路。路。 随着触随着触发延延迟角角的增大，位移因数降低。的增大，位移因数降低。 输入入电流中流中谐波分量相当大，功率因数很低。波分量相当大，功率因数很低。 把逆把逆变电路中的路中的SPWM控制技控制技术用于整流用于整流电路，路，就构成了就构成了PWM整流整流电路。路。 经过对PWM整流整流电路的适当控制，可以使其路的适当控制，可以使其输入入电流非常接近正弦波，且和流非常接近正弦波，且和输入入电压同相位，同相位，功率因数近似功率因数近似为1。 也称也称为单位功率因数位功率因数变

54、流器，或高功率因数整流器，或高功率因数整流器。流器。 6.4.1 PWM整流电路的任务原理整流电路的任务原理图图6-30 单相单相PWM整流电路整流电路a)单相半桥电路单相半桥电路 b)单相全桥电路单相全桥电路 可分可分为电压型和型和电流型两大流型两大类，目前研，目前研讨和和运用运用较多的是多的是电压型型PWM整流整流电路。路。单相相PWM整流整流电路路 对于半于半桥电路来路来说，直流，直流侧电容必需由容必需由两个两个电容串容串联，其中点和交流，其中点和交流电源源衔接，接，对于全于全桥电路来路来说，直流，直流侧电容只需一个就可容只需一个就可以了。以了。 任任务原理以全原理以全桥电路路为例例 按

55、照正弦信号波和三角波相比按照正弦信号波和三角波相比较的方的方法法对图6-30b中的中的V1V4进展展SPWM控制，就控制，就可以在可以在桥的交流的交流输入端入端AB产生一个生一个SPWM波波uAB。 uAB中含有和正弦信号波同中含有和正弦信号波同频率且幅率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波成比例的基波分量，以及和三角波载波有波有关的关的频率很高的率很高的谐波，而不含有低次波，而不含有低次谐波。波。 由于由于Ls的的滤波作用，波作用，is脉脉动很小，可以很小，可以忽略，所以当正弦信号波的忽略，所以当正弦信号波的频率和率和电源源频率率一一样时，is也也为与与电源源频率一率一样的正弦波。的正弦波。

56、 包括外接电抗器包括外接电抗器的电感和交流电的电感和交流电源内部电感，是源内部电感，是电路正常任务所电路正常任务所必需的。必需的。6.4.1 PWM整流电路的任务原理整流电路的任务原理图图6-31 PWM整流电路的运转方式相量图整流电路的运转方式相量图 a) 整流运转整流运转 b) 逆变运转逆变运转 c) 无功补偿运转无功补偿运转 d) 超前角为超前角为 在在us一定的情况下，一定的情况下，is的幅的幅值和和相位相位仅由由uAB中基波分量中基波分量uABf的的幅幅值及其与及其与us的相位差来决的相位差来决议，改，改动uABf的幅的幅值和相位，就可以使和相位，就可以使is和和us同相位、反相位，

57、同相位、反相位，is比比us超前超前90,或使或使is与与us的相位差的相位差为所需求所需求的角度。的角度。 图a中，滞后的相角中，滞后的相角为，和完，和完全同相位，全同相位，电路任路任务在整流形状，在整流形状，且功率因数且功率因数为1，是，是PWM整流整流电路最根本的任路最根本的任务形状。形状。 图b中超前的相角中超前的相角为，和的相，和的相位正好相反，位正好相反，电路任路任务在逆在逆变形状，形状，阐明明PWM整流整流电路可以路可以实现能量能量正反两个方向的流正反两个方向的流动 。 6.4.1 PWM整流电路的任务原理整流电路的任务原理图c中滞后的相角中滞后的相角为，超前，超前90，电路在路

58、在向交流向交流电源送出无功源送出无功功率，功率，这时的的电路被路被称称为静止无功功率静止无功功率发生器生器Static Var GeneratorSVG。 在在图d的情况下，的情况下，经过对 幅幅值和相和相位的控制，可以使位的控制，可以使 比比 超前或滞后任超前或滞后任一角度一角度。 图图6-31 PWM整流电路的运转方式相量图整流电路的运转方式相量图 a) 整流运转整流运转 b) 逆变运转逆变运转 c) 无功补偿运转无功补偿运转 d) 超前角为超前角为 6.4.1 PWM整流电路的任务原理整流电路的任务原理图图6-30 b)单相全桥电路单相全桥电路 整流运整流运转形状形状 当当us0时，由，

59、由V2、VD4、VD1、Ls和和V3、VD1、VD4、Ls分分别组成了两成了两个升个升压斩波波电路。路。 以包含以包含V2的升的升压斩波波电路路为例，当例，当V2导通通时，us经过V2、VD4向向Ls储能，当能，当V2关断关断时，Ls中中储存的能量存的能量经过VD1、VD4向直流向直流侧电容容C充充电。 当当us0时类似。似。电压型型PWM整流整流电路是升路是升压型整流型整流电路，其路，其输出直流出直流电压可以从交流可以从交流电源源电压峰峰值附近向高附近向高调理，运用理，运用时要留意要留意电力半力半导体器件的体器件的维护；同；同时也要留也要留意，向低意，向低调理就会使理就会使电路性能路性能恶化

60、，以致不能任化，以致不能任务。 6.4.1 PWM整流电路的任务原理整流电路的任务原理负载图图7-32 三相桥式三相桥式PWM整流电路整流电路 三相三相PWM整流整流电路路 是最根本的是最根本的PWM整流整流电路之一，其运用也最路之一，其运用也最为广泛。广泛。 电路的任路的任务原理也和前述的原理也和前述的单相全相全桥电路路类似，只是从似，只是从单相相扩展展到三相。到三相。 对电路路进展展SPWM控制，在控制，在桥的交流的交流输入端入端A、B和和C可得到可得到SPWM电压，对各相各相电压按按图6-31a的相量的相量图进展控制，就可以使各相展控制，就可以使各相电流流ia、ib、ic为正弦波且和正弦

61、波且和电压相位一相位一样，功率因数近似，功率因数近似为1。 该电路也可以任路也可以任务在在图6-31b的逆的逆变运运转形状及形状及图c或或d的形状。的形状。 7.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-33 间接电流控制系统构造间接电流控制系统构造 根据有没有引入根据有没有引入电流反响可以将流反响可以将这些控制方法分些控制方法分为两种，没有引入交两种，没有引入交流流电流反响的称流反响的称为间接接电流控制，引入交流流控制，引入交流电流反响的称流反响的称为直接直接电流流控制。控制。间接接电流控制流控制 也称也称为相位和幅相位和幅值控制，按照控制，按照图6-31a逆逆变运运转时为图

62、6-31b的的相量关系来控制整流相量关系来控制整流桥交流交流输入端入端电压，使得，使得输入入电流和流和电压同相位，同相位，从而得到功率因数从而得到功率因数为1的控制效果。的控制效果。 控制系控制系统的的闭环是整流器直流是整流器直流侧电压控制控制环。 三相桥三相桥式电路式电路7.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-33 间接电流控制系统构造间接电流控制系统构造 控制原理控制原理 和和实践的直流践的直流电压ud比比较后送入后送入PI调理器，理器，PI调理器的理器的输出出为不断流不断流电流信号流信号id，id的大小和整流器交流的大小和整流器交流输入入电流幅流幅值成正比。成正比。

63、 稳态时，ud= ，PI调理器理器输入入为零，零，PI调理器的理器的输出出id和和负载电流大小流大小对应，也和交流，也和交流输入入电流幅流幅值相相对应。 负载电流增大流增大时，C放放电而使而使ud下降，下降，PI的的输入端出入端出现正偏向，使其正偏向，使其输出出id增大，增大，进而使交流而使交流输入入电流增大，也使流增大，也使ud上升；到达新的上升；到达新的稳态时，ud和和 相等，相等，PI调理器理器输入仍恢复到零，而入仍恢复到零，而id那么那么稳定定为新的新的较大的大的值，与，与较大的大的负载电流和流和较大的交流大的交流输入入电流流对应。 负载电流减小流减小时，调理理过程和上述程和上述过程相

64、反。程相反。7.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-33 间接电流控制系统构造间接电流控制系统构造 从整流运从整流运转变为逆逆变运运转时 负载电流反向而向直流流反向而向直流侧电容容C充充电，使，使ud抬高，抬高，PI调理器出理器出现负偏向，其偏向，其输出出id减小后减小后变为负值，使交流，使交流输入入电流相位和流相位和电压相位反相，相位反相，实现逆逆变运运转。 到达到达稳态时，ud和和 依然相等，依然相等，PI调理器理器输入恢复到入恢复到零，其零，其输出出id为负值，并与逆，并与逆变电流的大小相流的大小相对应。 7.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7

65、-33 间接电流控制系统构造间接电流控制系统构造 控制系控制系统中其他部分的任中其他部分的任务原理原理 图中上面的乘法器是中上面的乘法器是id分分别乘以和乘以和a、b、c三相相三相相电压同相位的正弦信号，再乘以同相位的正弦信号，再乘以电阻阻R，得到各相，得到各相电流在流在Rs上上的的压降降uRa、uRb和和uRc。 图中下面的乘法器是中下面的乘法器是id分分别乘以比乘以比a、b、c三相相三相相电压相位超前相位超前/2的余弦信号，再乘以的余弦信号，再乘以电感感L的感抗，得到各相的感抗，得到各相电流在流在电感感Ls上的上的压降降uLa、uLb和和uLc。7.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路

66、的控制方法 各相各相电源相源相电压ua、ub、uc分分别减去前面求得的减去前面求得的输入入电流在流在电阻阻R和和电感感L上的上的压降，就可得到所需求的交流降，就可得到所需求的交流输入端各相的相入端各相的相电压uA、uB和和uC的信号，用的信号，用该信号信号对三角波三角波载波波进展展调制，得到制，得到PWM开关开关信号去控制整流信号去控制整流桥，就可以得到需求的控制效果。，就可以得到需求的控制效果。存在的存在的问题 在信号运算在信号运算过程中用到程中用到电路参数路参数Ls和和Rs，当，当Ls和和Rs的运算的运算值和和实践践值有有误差差时，会影响到控制效果。，会影响到控制效果。 是基于系是基于系统

67、的静的静态模型模型设计的，其的，其动态特性特性较差。差。图图7-33 间接电流控制系统构造间接电流控制系统构造 7.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-34 直接电流控制系统构造图直接电流控制系统构造图 直接直接电流控制流控制 经过运算求出交流运算求出交流输入入电流指流指令令值，再引入交流，再引入交流电流反响，流反响，经过对交流交流电流的直接控制而使其流的直接控制而使其跟踪指令跟踪指令电流流值。 图7-34的控制系的控制系统是一个双是一个双闭环控制系控制系统，其外，其外环是直流是直流电压控制控制环，内，内环是交流是交流电流控制流控制环。 控制原理控制原理 外外环PI调理器

68、的理器的输出出为id，id分分别乘以和乘以和a、b、c三相相三相相电压同相位的正弦信号，得到三相交同相位的正弦信号，得到三相交流流电流的正弦指令信号流的正弦指令信号i*a，i*b和和i*c。 电流滞电流滞环比较环比较方式方式 7.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法 i*a，i*b和和i*c分分别和各和各自的自的电源源电压同相位，其幅同相位，其幅值和反映和反映负载电流大小的直流大小的直流信号流信号id成正比，成正比，这是整流是整流器运器运转时所需的交流所需的交流电流指流指令信号。令信号。 指令信号和指令信号和实践交流践交流电流信号比流信号比较后，后，经过滞滞环对器件器件进展控制，

69、便可使展控制，便可使实践践交流交流输入入电流跟踪指令流跟踪指令值。 采用滞采用滞环电流比流比较的直接的直接电流控制系流控制系统构造构造简单，电流呼流呼应速度快，控制运算中速度快，控制运算中未运用未运用电路参数，系路参数，系统鲁棒棒性好，因此性好，因此获得了得了较多的运多的运用。用。图图7-34 直接电流控制系统构造图直接电流控制系统构造图 电流滞环电流滞环比较方式比较方式 本章小结本章小结PWM控制技控制技术的位置的位置 PWM控制技控制技术是在是在电力力电子子领域有着广泛的运用，并域有着广泛的运用，并对电力力电子技子技术产生了非常深生了非常深远影响的一影响的一项技技术。PWM技技术与器件的关

70、系与器件的关系 IGBT、电力力MOSFET等等为代表的全控型器件的不断完代表的全控型器件的不断完善善给PWM控制技控制技术提供了提供了强大的物大的物质根底。根底。PWM控制技控制技术用于直流用于直流斩波波电路路 直流直流斩波波电路路实践上就是直流践上就是直流PWM电路，是路，是PWM控制控制技技术运用运用较早也成熟早也成熟较早的一早的一类电路，运用于直流路，运用于直流电动机机调速系速系统就构成广泛运用的直流脉就构成广泛运用的直流脉宽调速系速系统。PWM控制技控制技术用于交流用于交流交流交流变流流电路路 斩控式交流控式交流调压电路和矩路和矩阵式式变频电路是路是PWM控制技控制技术在在这类电路中

71、运用的代表。路中运用的代表。 目前其运用都目前其运用都还不多，但矩不多，但矩阵式式变频电路因其容易路因其容易实现集成化，可望有良好的开展前景。集成化，可望有良好的开展前景。本章小结本章小结PWM控制技控制技术用于逆用于逆变电路路 PWM控制技控制技术在逆在逆变电路中的运用最具代表性。路中的运用最具代表性。 正是由于在逆正是由于在逆变电路中广泛而路中广泛而胜利的运用，才奠定了利的运用，才奠定了PWM控制技控制技术在在电力力电子技子技术中的突出位置。中的突出位置。 除功率很大的逆除功率很大的逆变安装外，不用安装外，不用PWM控制的逆控制的逆变电路已非常少路已非常少见。 第第4章因尚未涉及到章因尚未

72、涉及到PWM控制技控制技术，因此，因此对逆逆变电路的引路的引见是不完是不完好的，学完本章才干好的，学完本章才干对逆逆变电路有路有较完好的完好的认识。PWM控制技控制技术用于整流用于整流电路路 PWM控制技控制技术用于整流用于整流电路即构成路即构成PWM整流整流电路。路。 可看成逆可看成逆变电路中的路中的PWM技技术向整流向整流电路的延伸。路的延伸。 PWM整流整流电路已路已获得了一些运用，并有良好的运用前景。得了一些运用，并有良好的运用前景。 PWM整流整流电路作路作为对第第3章的章的补充，可使我充，可使我们对整流整流电路有更全路有更全面的面的认识。本章小结本章小结PWM控制技控制技术与相位控制技与相位控制技术 以第以第3章相控整流章相控整流电路和第路和第6章交流章交流调压电路路为代表的代表的相位控制技相位控制技术至今在至今在电力力电子子电路中仍占据着重要位置。路中仍占据着重要位置。 以以PWM控制技控制技术为代表的代表的斩波控制技波控制技术正在越来越占正在越来越占据着主据着主导位置。位置。 相位控制和相位控制和斩波控制分波控制分别简称相控和称相控和斩控。控。 把两种技把两种技术对照学照学习，对电力力电子子电路的控制技路的控制技术会会有更明晰的有更明晰的认识。