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第2章 PWM技术 第2章 交流调速的脉宽调制（PWM）技术 电压正弦PWM法 PWM模式的优化 电流正弦PWM法 电压空间矢量PWM技术 PWM控制性能指标 第2章 交流调速的脉宽调制（PWM）技术 脉宽调制（Pulse Width Modulation—— PWM）技术是指利用全控型电力电子器件的导 通和关断把电压变成一定形状的电压脉冲，实现 变压、变频控制并且消除谐波的技术，简称 PWM。 第2章 交流调速的脉宽调制（PWM）技术 利用微处理器实现的PWM技术数字化后，PWM技术不断优化和翻新： 第2章 交流调速的脉宽调制（PWM）技术 PWM意义： 2.1 电压正弦PWM法 1、电压正弦波脉宽调制法 顾名思义，电压SPWM技术就是希望逆变器输出电压 是正弦波形，其含义是通过脉冲宽度（脉冲占空比）来调 节平均电压的方法。 交－直－交电压型逆变器 2.1 电压正弦PWM法 （1）电压正弦波脉宽调制的基本思想 把电压正弦半波分为N等分，然后把每一份的正 弦曲线与横线所包围的面积都用一个与此面积相等的 等高矩形脉冲来代替。 2.1电压正弦PWM法 实用的方法是采用“调制”的方法： 2.1电压正弦PWM法 2.1 电压正弦PWM法 2.电压正弦波脉宽调制信号生成方法 2.1 电压正弦PWM法 单极性三角波调制法的脉宽计算 2.1 电压正弦PWM法 其中： 2.1 电压正弦PWM法 由上式可知，输出电压基波幅值直接与调制系数m成 正比。且分析结果表明（p26)，随着半周期脉冲N的增加， 较低次谐波迅速减少，7次以下谐波基本消除。当N大于等 于9时，13次谐波小于基波的百分之一，但17次和19次谐波 仍可以达到7.24%，需要加以滤波。（一般三相异步电动机 无中线，3的整数倍谐波可以不予考虑） 2.1 电压正弦PWM法 2.1 电压正弦PWM法 （2）异步调制 2.1 电压正弦PWM法 2.1 电压正弦PWM法 要准确生成SPWM波形，就得尽量准确的计算功率期间 的导通时刻和关断时刻。对于微型计算机来说，时间的 计算可由软件实现，时间的控制可通过定时器等来完 成，实现比较方便。 2.1 电压正弦PWM法 2.1 电压正弦PWM法 2.1 电压正弦PWM法 在数字控制中用计算机产生SPWM波形正是基于上述的 采样原理和计算公式。具体计算方法可以分为以下两种： 2.1 电压正弦PWM法 对于开环控制系统，在某一给定转速下其调制 度M与频率都有确定值，所以宜采用查表法。对于 闭环控制的调速系统，在系统运行中调制度M值须 随时被调节，用实施计算法更为适宜。 2.1 电压正弦PWM法 按查表法或实时计算法所得的脉冲数都送入定时器，利用定时中断向接口电路送出相应的高、低电平，以实时产生SPWM波形的一系列脉冲。 SPWM波可在CPU的支持下，由二个定时器及相应的 接口电路完成。一个定时器T1完成采样周期（一个三角波周 期）的定时，另一个定时器T2完成脉冲间隔及脉冲宽度的定 时。当T1定时时间到，CPU响应该中断请求时，将向接口电 路送出低（零）电平，并把预先计算出的时间toff作为定时时间 送入T2，同时起动T1令T1定时TC；当T2时间toff到CPU响应 该中断请求时，将向接口电路送出高电平并把预先计算出的时 间tpu作为定时时间送入T2并启动定时器；当T2时间tpu到CPU 响应该中断请求时，将向接口电路送出低电平即可。CPU等待 三角波的下一个周期，即T1定时时间到，以产生下一个脉冲。 2.1 电压正弦PWM法 SPWM变频器输出波形的谐波分析 SPMW变压变频器虽然以输出波形接近正弦为目 的，但其输出电压中仍然存在谐波分量。产生谐波的主 要原因是：主电路开关器件为非理想开关，导致控制信 号与逆变器输出信号不完全相似。另外，在实现控制 时，为了防止逆变器同一桥臂上下两个器件的同时导通 而导致直流侧短路，设置了一个导通滞环节，不可避免 的造成逆变器输出的SPWM波形有所失真。 2.1 电压正弦PWM法 对于双极式SPWM变压变频来说，这是一组正负相间的等幅不等宽的脉冲波，它不仅半个周期对称，而且1/4周期对纵轴对称。所以不存在偶次谐波与3的倍数次谐波。但SPWM在其载波频率及其倍数的频带附近，即在开关频率倍数附近的次数谐波较多。可表示为： 1、准正弦波脉宽调制法 把消除特定谐波求解开关角度的方程写成一般形式为： 2.3 电流正弦PWM 交流电机的控制性能主要取决于转矩或者电流的控制 质量（在