pwm逆变电路

1. PWM逆变电路的谐波特点

最大的特点，应该是谐波次数比较高，品种较为丰富了。
按照傅里叶级数，PWM逆变电路产生的谐波，应该是载波频率的6N±1次，理想状态下，谐波的含量为输出电流/（6N±1）。

2. 如何提高pwm逆变电路的直流电压利用率

不用正弦波，而采用梯形波作为调制信号，可以有效提高直流电压利用率。
直流电压利用率=逆变电路所能输出的交流电压基波最大幅值U1m和直流电压Ud之比；
对于正弦波调制的三相pwm逆变电路来说，在调制度为1时，直流电压利用率仅为0.866。

3. 单项桥式逆变pwm有哪些控制方法

PWM逆变电路及其控制方法

1.

计算法和调制法
同步调制和异步调制 规则采样法

2.
3.

计算法和调制法
1）计算法
根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计 算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路 开关器件的通断，就可得到所需PWM波形。 本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位 变化时，结果都要变化。

计算法和调制法
2）调制法
结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明
在Ur的正半周， 当Ur > Uc时， Uo=Ud 。 当Ur < Uc时，Uo=0 。 在Ur的负半周， 当Ur > Uc时， Uo=0 。 当Ur < Uc时，Uo=- Ud 。 因此，在Ur的一个周期内，输 出的PWM波有+ Ud ，0三种 电平。

单极性控制方式： Ur

Ur

Ur

图7－4 单相桥式PWM逆变电路

计算法和调制法
3）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）
三相的PWM控制 公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、 urV和urW依次相差 120°

图7-7 三相桥式PWM型逆变电路

计算法和调制法
u
O u UN'
U d 2 U d 2 Ud 2 Ud 2 Ud 2

u rU

u rV

uc

u rW

? t

下面以U相为例分析控制规律：
当urU>uc时，uUN’=Ud/2。 当urU<uc时，uUN’=-Ud/2。
Uun '

O

?

? t

u VN' O
?

? t

u WN'

O

? t

u UV Ud O -Ud u UN O
2Ud 3 Ud 3

? t

输出线电压PWM波由±Ud 和0三种电平构成 负载相电压PWM波由 (±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共 5种电平组成。

? t

图7-8 三相桥式PWM逆变电路波形

图7-7 三相桥式PWM型逆变电路

异步调制和同步调制
根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况， PWM调制方式分为异步调制和同步调制。 1） 异步调制 载波信号和调制信号不同步的调制方式

通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的 在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也 不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期 的脉冲也不对称

当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产 生的不利影响都较小
当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不 对称的影响就变大

异步调制和同步调制 2） 同步调制
——载波信号和调制信号保持同步的调制方式，当变频时 使载波与信号波保持同步，即N等于常数。
基本同步调制方式，fr变化 时N不变，信号波一周期内 输出脉冲数固定。 三相电路中公用一个三角 波载波，且取N为3的整数 倍，使三相输出对称。 为使一相的PWM波正负半 周镜对称，N应取奇数。 fr很低时，fc也很低，由调 制带来的谐波不易滤除。 fr很高时，fc会过高，使开 关器件难以承受。
u O uUN'
Ud 2 Ud 2

u rU

uc urV

urW

t

O

t

uVN' O uWN'

t

O

t

图7-10 同步调制三相PWM波形

规则采样法
三相桥逆变电路的情况
三角波载波公用，三相正弦调制波相位依次差120° 同一三

角波周期内三相的脉宽分别为dU、dV和dW，脉 冲两边的间隙宽度分别为d′U、d′ V和d′ W，同一时刻三 相调制波电压之和为零，由式(7-6)得

3Tc dU ?dV ?dW ? 2 3Tc 由式(7-7)得 d ' U ?d ' V ?d ' W ? 4
利用以上两式可简化三相SPWM波的计算

(7-8) (7-9)

上位机

PWM

光 耦 隔 离

和电 保压 护电 电流 路检 测

PDPINT

整流电路

SCI

TMS320F2812

IO接口 电路

IPM

ADC

GIPO

电流检测

键盘及 显示电 路

QEP

永磁同步电动机的控制系统框图 PMSM control system of the block diagram

SPI
转速和位 置检测 PMSM

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4. PWM的逆变原理是什么

PWM脉宽调制，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率。而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。这样，使调压和调频两个作用配合一致，且于中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，可用不可控整流器取代相控整流器，使电网侧的功率因数大大改善。利用PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波。加上使用自关断器件，开关频率大幅度提高，输出波形可以非常接近正弦波。

PWM变频电路具有以下特点：

1. 可以得到相当接近正弦波的输出电压

2. 整流电路采用二极管，可获得接近1的功率因数

3. 电路结构简单

4. 通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压，加快了变频过程的动态响应

现在通用变频器基本都再用PWM控制方式，所以介绍一下PWM控制的原理

PWM基本原理

脉宽调制（PWM）。控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

在采样控制理论中有一个重要的结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。冲量既指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同。是指该环节的输出响应波形基本相同。如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们的低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。

根据上面理论我们就可以用不同宽度的矩形波来代替正弦波，通过对矩形波的控制来模拟输出不同频率的正弦波。

例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于 ∏／n ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。

在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交－直－交变频器中，整流电路采用不可控的二极管电路即可，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。

根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形

5. 三相pwm整流电路和三相pwm逆变电路的异同点

三相pwm整流电路和三相pwm逆变电路的唯一相同点是：都是转换电路，且都采用PWM方式。
三相pwm整流电路
一般情况下是把三相交流电通过三相pwm整流电路，变换成需要的一组或多组直流电，为其后的负载提供对应的一组或多组直流电；
三相pwm逆变电路
一般情况下三相pwm整流电路是把直流电源作为能源供应，变换成需要的三相交流电，为其后的负载提供对应的三相交流电源。

6. 单极性PWM控制的单相桥式逆变电路工作原理

单相桥式脉宽调制(PWM)逆变电路：结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明工作时V1和V2通断 互补，V3和V4通断也互补。以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替 通断。负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为 负。负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud。V4关断时，负载电 流通过V1和VD3续流，uo=0负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为 负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。V4关断V3开通后，io从 V3和VD1续流，uo-0。uo总可得到Ud和零两种电平。uo负半周，让V2保持 通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平。

7. pwm逆变原理的PWM基本原理

脉宽调制（PWM）。控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
在采样控制理论中有一个重要的结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。冲量既指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同。是指该环节的输出响应波形基本相同。如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们的低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。
根据上面理论我们就可以用不同宽度的矩形波来代替正弦波，通过对矩形波的控制来模拟输出不同频率的正弦波。
例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于 ∏/n ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。
在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交－直－交变频器中，整流电路采用不可控的二极管电路即可，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。
根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形