调制信号波为正弦波时,得到的就是SPWM波;调制信号不是正弦波,而是其他所需波形时,也能得到等效的PWM波.
结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明:设负载为阻感负载,工作时V1和V2通断互补,V3和V4通断也互补.
控制规律:
uo正半周,V1通,V2断,V3和V4交替通断,负载电流比电压滞后,在电压正半周,电流有一段为正,一段为负,负载电流为正区间,V1和V4导通时,uo等于Ud,V4关断时,负载电流通过V1和VD3续流,uo=0,负载电流为负区间,io为负,实际上从VD1和VD4流过,仍有uo=Ud,V4断,V3通后,io从V3和VD1续流,uo=0,uo总可得到Ud和零两种电平.
uo负半周,让V2保持通,V1保持断,V3和V4交替通断,uo可得-Ud和零两种电平.
图6-4 单相桥式PWM逆变电路
单极性PWM控制方式(单相桥逆变):
在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断.ur正半周,V1保持通,V2保持断,当ur>uc时使V4通,V3断,uo=Ud,当uruc时使V3断,V4通,uo=0,虚线uof表示uo的基波分量.波形见图6-5.
图6-5 单极性PWM控制方式波形
双极性PWM控制方式(单相桥逆变):
在ur半个周期内,三角波载波有正有负,所得PWM波也有正有负.在ur一周期内,
输出PWM波只有±Ud两种电平,仍在调制信号ur和载波信号uc的交点控制器件通断.ur正负半周,对各开关器件的控制规律相同,当ur >uc时,给V1和V4导通信号,给V2和V3关断信号,如io>0,V1和V4通,如io<0,VD1和VD4通, uo=Ud,当ur0,VD2和VD3通,uo=-Ud.波形见图6-6.
单相桥式电路既可采取单极性调制,也可采用双极性调制.
图6-6 双极性PWM控制方式波形
双极性PWM控制方式(三相桥逆变):见图6-7.
三相PWM控制公用uc,三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120°.
U相的控制规律:
当urU>uc时,给V1导通信号,给V4关断信号,uUN′=Ud/2,当urU uVN′和uWN′的PWM波形只有±Ud/2两种电平,uUV波形可由uUN′-uVN′得出,当1和6通时,uUV=Ud,当3和4通时,uUV=-Ud,当1和3或4和6通时,uUV=0.波形见图6-8.
输出线电压PWM波由±Ud和0三种电平构成,负载相电压PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共5种电平组成.
图6-8 三相桥式PWM逆变电路波形
防直通死区时间:
同一相上下两臂的驱动信号互补,为防止上下臂直通造成短路,留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间.死区时间的长短主要由器件关断时间决定.死区时间会给输出PWM波带来影响,使其稍稍偏离正弦波.
特定谐波消去法(Selected Harmonic Elimination PWM—SHEPWM):
计算法中一种较有代表性的方法,图6-9.输出电压半周期内,器件通、断各3次(不包括0和π),共6个开关时刻可控.为减少谐波并简化控制,要尽量使波形对称.
首先,为消除偶次谐波,使波形正负两半周期镜对称,即:
(6-1)
图6-9 特定谐波消去法的输出PWM波形
其次,为消除谐波中余弦项,使波形在半周期内前后1/4周期以π/2为轴线对称.
(6-2)
四分之一周期对称波形,用傅里叶级数表示为:
(6-3)
式中,an为图6-9,能独立控制a1、a2和a3共3个时刻.该波形的an为(6-4)
式中n=1,3,5,…
确定a1的值,再令两个不同的an=0,就可建三个方程,求得a1、a2和a3.
消去两种特定频率的谐波:
在三相对称电路的线电压中,相电压所含的3次谐波相互抵消,可考虑消去5次和7次谐波,得如下联立方程:

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