電力電子第七章總結

2021-10-14 04:32:57 字數 2825 閱讀 8453

一、pwm控制的基本原理

1、pwm控制就是對脈衝寬度進行調製的技術

2、pwm控制技術在逆變電路中應用最為廣泛,對逆變電路的影響也最為深刻

3、 取樣控制理論的乙個重要結論:衝量(窄脈衝的面積)相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節(比如r-l電路)上時,其效果基本相同。效果基本相同指的是,環節的輸出響應波形基本相同。

面積等效原理(衝量等效原理)是pwm控制技術的重要理論基礎

4、 脈衝的寬度按照正弦規律變化並且和正弦波等效的pwm波形也稱為spwm波形

要改變等效輸出正弦波的幅度值時,只要按照同一比例係數改變上述各脈衝的寬度即可

5、pwm波可以分為等幅pwm波和不等幅pwm波兩種

、二、pwm逆變電路及其控制方法

1、pwm波調製方法分為:計算法、調製法(主要方式)

計算法太繁瑣,故主要採用調製法

2、以下主要介紹調製法

調製法:把希望輸出的波形作為調製訊號,把接受調製的訊號作為載波,通過訊號波的調製來得到所期望的pwm波。

通常採用等腰三角波或鋸齒波作為載波,三角波最常用!

3、單相橋式逆變電路單極性pwm和雙極性pwm控制方式波形比較

4、uun』 uvn』 uwn』 的pwm波只有+ud/2兩種電平

輸出線電壓的pwm波有+ud和0三種電平組成

輸出相電壓pwm波形由+(2/3ud),+(1/3ud)和0共五種電平組成

5、非同步調製和同步調製

載波比和電壓調製係數

根據載波和訊號波是否同步以及載波比的變化情況,pwm調製方式又可以分為非同步調製和同步調製

同步調製時:

1、 基本同步調製方式中,訊號波頻率變化時載波比n不變,訊號波乙個週期內輸出的脈衝數是固定的,相位也是固定的

2、 三相pwm逆變電路中,通常共用乙個三角波載波,取載波比n為3的整數倍,使得三相輸出波形嚴格對稱且n應取奇數

3、 逆變電路輸出頻率(訊號波頻率fr)很低時,同步調製時的載波頻率fc也很低, fc過低時導致由調製帶來的諧波不易濾除

4、 逆變電路輸出頻率(訊號波頻率fr)過高時,同步調製時的載波頻率fc也很高, fc過高時開關器件難以承受

為解決以上問題,採用分段同步調製的方式:

注:同步調製方式比非同步調製方式複雜一些,有的裝置在低頻輸出時採用非同步調製方式,而高頻輸出時切換到同步調製方式,這樣可以把兩種調製方式的優點結合起來,和分段同步調製方式的效果接近。

附課後部分習題答案:

7-1試說明pwm控制的基本原理。

答:pwm控制就是對脈衝的寬度進行調製的技術。即通過對一系列脈衝的寬度進行調製,來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)。

在取樣控制理論中有一條重要的結論:衝量相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時,其效果基本相同,衝量即窄脈衝的面積。效果基本相同是指環節的輸出響應波形基本相同。

上述原理稱為面積等效原理

以正弦pwm控制為例。把正弦半波分成n等份,就可把其看成是n個彼此相連的脈衝列所組成的波形。這些脈衝寬度相等,都等於π/n,但幅值不等且脈衝頂部不是水平直線而是曲線,各脈衝幅值按正弦規律變化。

如果把上述脈衝列利用相同數量的等幅而不等寬的矩形脈衝代替,使矩形脈衝的中點和相應正弦波部分的中點重合,且使矩形脈衝和相應的正弦波部分面積(衝量)相等,就得到pwm波形。各pwm脈衝的幅值相等而寬度是按正弦規律變化的。根據面積等效原理,pwm波形和正弦半波是等效的。

對於正弦波的負半周,也可以用同樣的方法得到pwm波形。可見,所得到的pwm波形和期望得到的正弦波等效。

7-3單極性和雙極性pwm調製有什麼區別?三相橋式pwm型逆變電路中,輸出相電壓(輸出端相對於直流電源中點的電壓)和線電壓spwm波形各有幾種電平?

答:三角波載波在訊號波正半週期或負半週期裡只有單一的極性,所得的pwm波形在半個週期中也只在單極性範圍內變化,稱為單極性pwm控制方式。

三角波載波始終是有正有負為雙極性的,所得的pwm波形在半個週期中有正、有負,則稱之為雙極性pwm控制方式。

三相橋式pwm型逆變電路中,輸出相電壓有兩種電平:0.5ud和-0.5 ud。輸出線電壓有三種電平ud、0、- ud。

7-5什麼是非同步調製?什麼是同步調製?兩者各有何特點?分段同步調製有什麼優點?

答:載波訊號和調製訊號不保持同步的調製方式稱為非同步調製。在非同步調製方式中,通常保持載波頻率fc 固定不變,因而當訊號波頻率fr變化時,載波比n是變化的。

非同步調製的主要特點是:在訊號波的半個週期內,pwm波的脈衝個數不固定,相位也不固定,正負半週期的脈衝不對稱,半週期內前後1/4週期的脈衝也不對稱。

這樣,當訊號波頻率較低時,載波比n較大,一週期內的脈衝數較多,正負半週期脈衝不對稱和半週期內前後1/4週期脈衝不對稱產生的不利影響都較小,pwm波形接近正弦波。

而當訊號波頻率增高時,載波比n減小,一週期內的脈衝數減少,pwm脈衝不對稱的影響就變大,有時訊號波的微小變化還會產生pwm脈衝的跳動。這就使得輸出pwm波和正弦波的差異變大。對於三相pwm型逆變電路來說,三相輸出的對稱性也變差。

載波比n等於常數,並在變頻時使載波和訊號波保持同步的方式稱為同步調製。

同步調製的主要特點是:在同步調製方式中,訊號波頻率變化時載波比n不變,訊號波乙個週期內輸出的脈衝數是固定的,脈衝相位也是固定的。

當逆變電路輸出頻率很低時,同步調製時的載波頻率fc也很低。fc過低時由調製帶來的諧波不易濾除。當負載為電動機時也會帶來較大的轉矩脈動和雜訊。

當逆變電路輸出頻率很高時,同步調製時的載波頻率fc會過高,使開關器件難以承受。

此外,同步調製方式比非同步調製方式複雜一些。

分段同步調製是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段,每個頻段的載波比一定,不同頻段採用不同的載波比。其優點主要是,在高頻段採用較低的載波比,使載波頻率不致過高,可限制在功率器件允許的範圍內。而在低頻段採用較高的載波比,以使載波頻率不致過低而對負載產生不利影響。

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