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脈寬調(diào)制(PWM)型逆變電路圖 工作原理

作者:海飛樂技術 時間:2017-03-18 16:07

    圖3-17所示是一個正弦半波波形,將其劃分成N等分。將每一等分中的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的等高矩形波來代替。顯然,各個矩形波寬度不同,但它們的寬度大小按正弦規(guī)律曲線變化。正弦波的負半周也可以用相同的方法,以一組等高不等寬的矩形負脈沖來代替。對上述等效調(diào)寬脈沖,在選定了等分數(shù)N后,可以借助計算機嚴格地算出各段矩形脈沖寬度,以作為控制逆變器開關器件通斷的依據(jù)。這種由控制電路按一定的規(guī)律控制開關的通斷,從而得到一組等效正弦波的等幅不等寬的矩形脈沖的方法稱為
正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術。
   通常采用等腰三角波作為載波,因為等腰三角波上下寬度與高度成線性關系且左右對稱,當它與任何一個平緩變化的調(diào)制信號波相交時,如果在交點時刻控制電路中開關器件的通斷,就可以得到寬度正比于信號波幅值的脈沖,這正好符合PWM控制的要求。當調(diào)制信號波為正弦波時,所得到的就是SPWM波形。
  圖3-18所示是采用功率晶體管作為開關器件的電壓型單相橋式逆變電路,設負載為電感性,L足夠大,能保證負載電流io連續(xù)。
  對各晶體管的控制應按下面規(guī)律進行:在信號ur正半周期間,讓晶體管VT1保持導通,而讓晶體管VT4交替通斷。當VT1和VT4導通時,加在負載上的電壓uo=Ud。當VT1導通而VT4關斷時,由于感性負載中的電流不能突變,負載電流io將通過二極管VD2、VD3續(xù)流,則負載上所加電壓uo=0。如果負載電流較大,那么直到使VT4再一次導通之前,VD3一直保持導通。

單相橋式PWM逆變電路圖與控制原理

  如果負載電流較快地衰減到零,在VT4再一次導通之前,負載電壓也一直為零。這樣,負載上的輸出電壓uo就可得到零和Ud交替的兩種電平。同樣,在負半周期間,讓晶體管VT2保持導通,當VT3導通時uo--Ud,當VT3關斷時,VD1、VD4續(xù)流,uo=0,負載電壓uo
可得到-Ud和零交替的兩種電平。這樣,在1個周期內(nèi),逆變器輸出的PWM波形就由±Ud
和0三種電平組成。
  控制VT4或VT3通斷的方法如圖3-19所示。載波uc在信號波ur的正半周為正極性的三角波,在負半周為負極性的三角波。調(diào)制信號ur為正弦波。在ur和uc的交點時刻控制晶體管VT4或VT3的通斷。在ur的正半周,VT1保持導通,當ur>uc時使VT4導通,負載電uo=Ud;當uc<uo時使VT4關斷,uo-=0;在ur的負半周,VT1關斷,VT2保持導通,當ur<uc
時使VT3導通,uo=-Ud;當ur>uc時使VT3關斷,uo=0。這樣,就得到了SPWM波形uo,圖中的虛線uof表示uo中的基波分量。像這種在ur的半個周期內(nèi)三角載波只在一個方向變
化,所得到的PWM波形也只在一個方向變的控制方式稱為單極性PWM控制方式。
  在PWM型逆變電路中,使用較多的是如圖3-20所示的三相橋式逆變電路。u、v和w三相的PWM控制通常公用1個三角載波uc,三相調(diào)制信號uru、urv和urw的相位依次相差120°。u、v和w各相功率開關器件的控制規(guī)律相同,現(xiàn)以u相為例來說明。當Uru>uc時,給上橋臂晶體管VT1以觸發(fā)導通信號,給下橋臂晶體管VT4以關斷信號,則u相相對于直流電源假想中點N'的輸出電壓UuN’=Ud/2。當uru<uc時,給VT4以導通信號,給VT1以關斷信號,則UuN’=-Ud/2。VT1和VT4的驅(qū)動信號始終是互補的。當給VT1(VT4)加導通信號時,可能是VT1(VT4)導通,也可能是二極管VD1(VD4)續(xù)流導通,這要由感性負載中原來電流的方向和大小來決定,和單相橋式逆變電路單極性PWM控制時的情況相同。v和w相的控制方式與u相相同。
單極性PWM控制原理與三相逆變電路
 
 



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