变频器原理与应用05

变频器原理与应用第5讲哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.2变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育前面学习了§1.1三相异步电动机§1.2三相异步电动机的起动和制动§1.3电力电子器件简介本讲将学习§1.4脉冲宽度调制（PWM）原理哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.3变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育§1.4脉冲宽度调制（PWM）原理„电能变换的类型图1.12电能变换的类型哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.4变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„AC/DC变换器图1.13整流电路哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.5变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„DC/DC变换器图1.14直流斩波电路哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.6变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„DC/AC变换器图1.15单相逆变电路哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.7变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„AC/AC变换器图1.17交交变频器图1.16单相交流调压器哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.8变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育本节主要内容：‰PWM的基本原理，调制方法‰SPWM逆变电路„脉冲宽度调制（缩写为PWM）技术按照一定的规则和要求对一系列脉冲宽度进行调制，来得到所需要的等效波形。„（交直交）变频器的结构图1.18交直交变频器哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.9变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„理论基础:面积等效原理1.PWM技术的基本原理冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量窄脉冲的面积效果基本相同环节的输出响应波形基本相同图1.19形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数f(t)δ(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.10变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育图1.21冲量相等的各种窄脉冲的响应波形具体的实例说明“面积等效原理”a）e(t)－电压窄脉冲，是电路的输入。i(t)－输出电流，是电路的响应。图1.20惯性环节的电路哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.11变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育OuωtSPWM波Ouωt如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波OuωtOuωt•SPWM波的特点：脉冲的宽度与正弦波的大小成正比。N值越高（即脉冲频率越高），SPWM越接近正弦波„正弦脉宽调制（SPWM）将一个正弦波电压分为N等份把正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替等效哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.12变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育OωtUd-Ud•对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：OωtUd-Ud•根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.13变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„调制方法:利用载波和调制波相比较的方式来确定SPWM波的脉宽和间隔。•调制波ur:所希望生成的正弦波•载波uc：等腰三角波或锯齿波2.单相SPWM逆变电路图1.22单相桥式SPWM逆变电路„控制方式：按照调制脉冲的极性关系,SPWM逆变电路的控制方式分：•单极性控制•双极性控制哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.14变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„单极性控制:任一时刻载波与调制波的极性相同，在任意半个周期SPWM波单方向变化•ur＞uc时,有脉冲•ur＜uc时，无脉冲图1.23单极性SPWM哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.15变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育•ur＞uc时，VT1，VT3开通输出正脉冲•ur＜uc时，VT2，VT4开通负脉冲图1.24双极性SPWM„双极性控制：载波双方向变化，在任意半个周期SPWM波双方向变化哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.16变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„电路结构3.三相桥式SPWM逆变电路IGBT图1.25三相桥式逆变电路哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.17变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育„调制原理调制信号为三相正弦波载波公用•控制方式双极性SPWM•调频方法：改变三相调制信号的频率•调压方法：改变三相调制信号的幅度哈尔滨工业大学远程教育文件:变频器原理与应用05.18变频器原理与应用基础知识哈尔滨工业大学远程教育小结重点：脉宽调制的基本原理难点：SPWM逆变电路的变压变频原理§1.4脉冲宽度调制（PWM）原理‰脉宽调制的基本原理面积等效原理‰SPWM波的生成方法调制法‰三相桥式SPWM逆变电路SPWM逆变电路的结构和变压变频原理