(6-5)
给定a1,解方程可得a1、a2和a3.a1变,a1、a2和a3也相应改变.
一般,在输出电压半周期内器件通、断各k次,考虑PWM波四分之一周期对称,k个开关时刻可控,除用一个控制基波幅值,可消去k-1个频率的特定谐波,k越大,开关时刻的计算越复杂.
除计算法和调制法外,还有跟踪控制方法,在6.3节介绍
(2)异步调制和同步调制
载波比——载波频率fc与调制信号频率fr之比,N= fc / fr.根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况,PWM调制方式分为异步调制和同步调制:
1、异步调制
异步调制——载波信号和调制信号不同步的调制方式.
通常保持fc固定不变,当fr变化时,载波比N是变化的.在信号波的半周期内,PWM波的脉冲个数不固定,相位也不固定,正负半周期的脉冲不对称,半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称.当fr较低时,N较大,一周期内脉冲数较多,脉冲不对称的不利影响都较小,当fr增高时,N减小,一周期内的脉冲数减少,PWM脉冲不对称的影响就变大.因此,在采用异步调制方式时,希望采用较高的载波频率,以使在信号波频率较高时仍能保持较大的载波比.
2、同步调制
同步调制——N等于常数,并在变频时使载波和信号波保持同步.
基本同步调制方式,fr变化时N不变,信号波一周期内输出脉冲数固定.三相,公用一个三角波载波,且取N为3的整数倍,使三相输出对称.为使一相的PWM波正负半周镜对称,N应取奇数.当N=9时的同步调制三相PWM波形如图6-10所示.
fr很低时,fc也很低,由调制带来的谐波不易滤除,fr很高时,fc会过高,使开关器件难以承受.为了克服上述缺点,可以采用分段同步调制的方法.
3、分段同步调制
把fr范围划分成若干个频段,每个频段内保持N恒定,不同频段N不同.在fr高的频段采用较低的N,使载波频率不致过高,在fr低的频段采用较高的N,使载波频率不致过低.
图6-11,分段同步调制一例.为防止fc在切换点附近来回跳动,采用滞后切换的方法.同步调制比异步调制复杂,但用微机控制时容易实现.可在低频输出时采用异步调制方式,高频输出时切换到同步调制方式,这样把两者的优点结合起来,和分段同步方式效果接近.
图6-10 同步调制三相PWM波形
图6-11 分段同步调制方式举例
(3) 规则采样法
按SPWM基本原理,自然采样法中要求解复杂的超越方程,难以在实时控制中在线计算,工程应用不多.
规则采样法特点:
工程实用方法,效果接近自然采样法,计算量小得多.
规则采样法原理:
图6-12,三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc.自然采样法中,脉冲中点不和三角波一周期中点(即负峰点)重合.规则采样法使两者重合,每个脉冲中点为相应三角波中点,计算大为简化.三角波负峰时刻tD对信号波采样得D点,过D作水平线和三角波交于A、B点,在A点时刻tA和B点时刻tB控制器件的通断,脉冲宽度δ 和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近.
图6-12 规则采样法
规则采样法计算公式推导:
正弦调制信号波公式中,a称为调制度,0≤a<1;ωr为信号波角频率.从图6-12因此可得:6-6)
三角波一周期内,脉冲两边间隙宽度 (6-7)
三相桥逆变电路的情况:
通常三相的三角波载波公用,三相调制波相位依次差120o,同一三角波周期内三相的脉宽分别为δU、δV和δW,脉冲两边的间隙宽度分别为δ′u、δ′v和δ′w,同一时刻三相正弦调制波电压之和为零,由式(6-6)得(6-8)
由式(6-7)得:6-9)
故由式(6-8)可得:6-10)
故由式(6-9)可得:6-11)
利用以上两式可简化三相SPWM波的计算
(4)PWM逆变电路的谐波分析
使用载波对正弦信号波调制,产生了和载波有关的谐波分量.谐波频率和幅值是衡量PWM逆变电路性能的重要指标之一.
分析双极性SPWM波形:
同步调制可看成异步调制的特殊情况,只分析异步调制方式.
分析方法:
不同信号波周期的PWM波不同,无法直接以信号波周期为基准分析,以载波周期为基础,再利用贝塞尔函数推导出PWM波的傅里叶级数表达式,分析过程相当复杂,结论却简单而直观.
1、单相的分析结果:

上一页下一页