SPWM控制技术

SPWM控制技术•一.SPWM逆变器的工作原理•SPWM逆变器:其期望输出电压波形为正弦波的逆变器.•就目前的技术而言,还不能制造出功率大、体积小、输出波形如同正弦波发生器那样标准的可变频变压的逆变器.•目前所采用的一种基于等效原理的易实现的方法:就是使逆变器的输出波形为一系列与正弦波等效的等幅不等宽的矩形脉冲波形.•等效的原则:每一等分区间内正弦波的面积与矩形波的面积相等,具体等效方法如右图示.t0Otuu二.单、双极性SPWM技术•1.单极性SPWM技术t0Otuu等效正弦波调制波载波Fig4单相单极性SPWM逆变电路123411102t6,14PffNrc单极性SPWM电压波形2trrfv,dVccfv,abvOO121123456（b）由相交确定开关点rcvv,0)1(0)2(ab31crdab32crrab42crdab41crr4321vTDTvvVvTTvvvvTDTvvVvTTvvvTTTT通，、通应为通，通，通、，负半周正弦通，、通应为通，通，通、，正半周正弦互补通、断与互补通、断与dV3T4T3D4Db1T2T1D2Daai负载rv驱动信号生成电路-1+--cv三角波正弦波-1+-+-AB11,TVg22,TVg44,TVg33,TVgAVAVBVBV+T1,T2高频臂T3,T4工频臂SPWM逆变器的工作原理+-1+-+--1+-Vg1T1Vg4T4Vg6T6Vg3T3cV+--1+-Vg2T2Vg5T5参考波形成VR+rfcfoVoVrmV)(tVar)(tVbr)(tVcr驱动信号--三角波振荡器AC-DC-AC变频器主电路原理图UWVRST1VT3VT5VT4VT6VT2VTM3~单极性调制的工作原理及工作特点•(1)工作原理(以A相为例结合下图讲解)•在正半周内,A相的VT1反复通断.当参考电压Var大于三角波电压Vc时,相应比较器的输出电压Vda为“正”电平,反之则产生“零”电平.•负半周用同样的方法调制后在倒相而成.在负半周内,A相的VT4反复通断.•B、C两相只是相位上分别相差120Ot0Otuu等效正弦波调制波载波1VT4VTZ+-1+-+--1+-Vg1T1Vg4T4Vg6T6Vg3T3cV+--1+-Vg2T2Vg5T5参考波形成VR+rfcfoVoVrmV)(tVar)(tVbr)(tVcr驱动信号--三角波振荡器(2)工作特点•采用单极性控制时,在正弦波的半个周期内每相只有一个开关器件开通或关断.也就是•在正弦波的正半周内逆变桥同一桥臂上的上半桥臂上的开关管(如VT1)按脉冲序列的规律时通时断地工作,而下半桥臂上的开关管(如VT4)完全截止;在负半周内,两个器件的工作情况则正好相反.•流经负载Z的便是正,负交替交变电流.2.双极性SPWM技术(1)工作原理ACAT1T4T6T3BT5T2dV21dV210(a)电路BC+--1+-+--1+-Vg1T1Vg4T4Vg6T6Vg3T3cV+--1+-Vg2T2Vg5T5参考波形成VR+rfcfoVoVrmV)(tVar)(tVbr)(tVcr(b)驱动信号-三相逆变器SPWM控制原理(c)电压波形图tttt00000Cv0Bv0Avcrvbrvarvcvarv(2)工作特点•双极性调制时,逆变器同一桥臂上、下两个开关器件交替通断,处于互补工作方式.(例如A相VT1和VT4交替通断,当VarVc时,VT1导通,Vao=+Vd/2;反之,当VarVc时,VT4导通,Vao=-Vd/2.类似地,B相VT3和VT6交替通断;C相VT5和VT2交替通断.)•相电压为在+Vd/2和-Vd/2之间跳变的脉冲波.•线电压为幅值为+Vd和-Vd的脉冲波,与单极性调制时相同.三.同步调制和异步调制•载波比(N):载波频率fc与调制波频率fr之比,即N=fc/fr•视载波比的变化与否有同步调制和异步调制之分.•1.同步调制(N为常数)•2.异步调制(N不为常数)•3.分段同步调制四.SPWM的数字采样法(SPWM波形的软件生成法)•根据SPWM逆变器的工作原理,当载波比为N时,在逆变器输出的一个周期内,正弦调制波与三角载波应有2N个交点.即三角载波变化一个周期内,它与正弦波相交两次,相应的逆变器功率器件通断各一次.•要准确生成这样的SPWM波形,就得尽量精确计算功率器件的导通时刻和关断时刻.•功率器件导通的区间就是脉冲宽度;其关断区间就是脉冲的间隙时间.•表格法(ROM法)••SPWM随时计算法(RAM法)•波形的•软件•生成法等效面积法•实时计算法自然采样法•规则采样法(对称•和不对称规则•采样法)1.自然采样法t1AtABtM1sinBt'2t2tCT2t1t3tt2.规则采样法(1)•在三角载波每一周期的正峰值找到正弦调制波上的对应点.•由于采样水平线与三角载波的交点位于同一侧,因此脉冲宽度明显减小,易造成控制误差.t1AtABtM1sinBtCT2t1t3ttD2.规则采样法(2)•在三角载波每一周期的负峰值找到正弦调制波上的对应点.•采样水平线与三角载波的交点位于正弦调制波两侧,脉宽生成误差(与自然采样法比)明显减小,所得SPWM波形更准确.t1AtABtM1sinBtCT2t1t3ttD