spwm小结_spwm生成

spwm小结由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“spwm生成”。

目的（意义）：逆变、变频VF，变压VV，改善波形（减少低次谐波！）实现方法及其理论基础：冲量等效原理，高频率化 各个概念：

PWM：定频跳宽

SPWM：且宽度正弦变化的pwm。如果按同一比例的正弦规律改变图4.8(c)中所有矩形脉波的宽度，则可成比例地调控输出电压中的基波电压数值。这种控制逆变器输出电压大小及波形的方法被称为正弦脉宽调制SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）。输出电压的频率、相位就是正弦参考电压vr的频率和相位，所以逆变器输出电压的数值、频率和相位可由正弦参考电压的幅值、频率和相位调控。对开关器件的通、断状态进行实时、适式的控制，使多脉波的矩形脉冲电压宽度按正弦规律变化时，通过傅立叶分析可以得知，输出电压中除基波外仅含有与开关频率倍数相对应的某些高次谐波而消除了许多低次谐波，开关频率越高，脉波数越多，就能消除更多的低次谐波，使逆变电路的输出电压vab(t)更近似于连续的正弦波。

载波比N，调制比M，半周期内的脉搏数p 倍频的意义：在每个载波周期Tc中形成有两个脉波电压，一个输出电压周期T（2）中正、负脉波数2p比载波比N 高一倍，故称为单极性倍频SPWM控制。其中最低次谐波阶次为2p-1次。

双极性SPWM控制输出电压中除基波外还含有第N次谐波，以及N2次，2N1次，2N3次，2N5次及更高次谐波，最低次谐波为N-2次谐波，N-2以下谐波全部消除，第N次谐波数值最大。例如N=15时最低次谐波为N213次谐波。15次谐波最大，V1522VD/0.9VD。如果逆变器输出频率f1 = 50Hz，开关频率fK = 2.55KHZ，则N = 2550/50=51，可以消除49次以下的谐波，但高阶谐波容易滤除，经输出滤波器在负载端电压相应的畸变系数很小。

单极性SPWM与双极性SPWM：特点，数学关系（相对于180°方波电压）

TKTSVDKSVDV1msinK，DkTKTSKSV1mVDsinK

逆变器输出电压的基波幅值

V1mVDVrmVcmMVD

基波电压的有效值

V1MVD/20.707MVD

SPWM控制的单相逆变电路输出的最大电压幅值为VD，最大的有效值为VD/20.707VD。与180o矩形波的基波有效值

22VD0.9VD相比

小了21.46%。因此采用SPWM控制在消除低次谐波、改善输出波形的同时直流电压的电压利用率却减小了！SPWM改善输出电压波形的代价也是牺牲了直流电压利用率。

电压型三相逆变器每个开关器件在一个开关周期中仅通、断状态转换一次，输出线电压每半周中仅一个脉波电压（120°方波），负载星形联结时，负载相电压为阶梯波，逆变器输出电压中的基波仅取决于直流电压VD的大小而不能调节控制，最低谐波阶次为5，且谐波含量大，这相当于单相逆变器的单脉波脉宽120°导电方式。

在输出电压的每一个周期中，各开关器件通、断转换多次，实现既可调节、控制输出电压的大小，又可消除低次谐波改善输出电压波形。？？三相SPWM逆变器

调制比MVrmVcm

1、载波比Nfcfr

3、输出线电压vAB是半周中有p = 3个单极性脉波的SPWM脉波电压，除基波外其最低次谐波频率为2p-1=5次谐波，输出电压vAO是p = 3的双极性SPWM波，幅值为VD/2。

若调制比VAO1mM12VDMVrmVcm，则输出相电压

vAO的基波幅值

3M12VD12输出线电压vAB的基波幅值

VAB1m输出线电压vAB32MVD0.866MVD32MVD6 的基波有效值

VAB1MVD0.612MVD所以三相SPWM逆变电路直流电压利用率

VAB1VD0.612M。由(4-46)式三相逆变电路开关管180°导电、线电压vAB为120°脉宽、线电压基波有效值VAB1为6VD0.78VD，这时直流电压最高的利用率为VAB1/VD0.780.612M，因此三相SPWM逆变器在改善输出电压波形的同时其直流电压利用率仅为120°方波逆变器的78.5％（0.612/0.78  0.785），120°方波逆变器能获得的交流基波电压比SPWM逆变器至少要大27％（0.78/0.6121.27）。

三相逆变器实际应用中常取载波比N6K3，式中K为正奇数，N为正奇数，例如当fr50HZ时，若取三角波频率fc2.55KHZ，这时Nfc/fr

2550/5051，K9。数学分析知这时电压谐波将聚集在以N及其整数倍次谐波为中心所形成的双边频带上。逆变电路输出的相电压vAO、vBO、vCO为双极性脉波电压，其中最严重的是N次谐波电压，以及N2，2N1,2N3,2N5等高次谐波。如果选择N为3的倍数(fr50HZ，则由于A、fc2.55kHZ,N51,51/317)，B、C三相基波相差120°，即A、B、C三相的N次谐波相位将相差 3N120360N，而A、B、C三相的N次谐波大小相等相位相同，因此线电压中不再含N次谐波，线电压中仅含2N11021101，103； 2N5107，97等高次谐波，由于三相逆变器输出线电压中无N = 51次谐波，最低次谐波的中心频率提高为2N(1)，这就显著的改善了逆变电路输出电压的波形正弦性和大

大减小了所需的LC的滤波器。

180°方波中含有3、5、7、9等奇次谐波。两个相差60°的180°方波叠加时，变成一个120°宽的方波，其中不再含3次谐波。这两个180°方波的基波相差60°，故3次谐波相差180°，即两个3次谐波大小相等，方向相反，相互抵消，故叠加后的波形中不再有3次谐波。

同理两个120°的方波（其中都含5次7次等谐波）若相差36°，则它们的5次谐波相差5×36=180°，因此叠加后不再含5次谐波。

若两个120°方波相差180°/7＝24.7°，则它们的七次谐波相差180°而互相抵消。因此两个120°方波不经过变压器变比变换而直接叠加时，选定适当的相差角只能消除一个谐波。在相差角为30°情况下，可以同时消除5次和7次谐波。其输出电压为(4-76)式，其中最低次谐波为11次。

一个整周期中有4×3 = 12个台阶，故被称为12阶梯波，除基波外仅含12K1次谐波（K=1，2，3…）。

24阶梯波：选择适当的变压器变比可以同时消除23次以下的谐波。输出电压中最低次谐波是23次和25次，其值约为4.35%和4%。

逆变电路的开关器件都按180°导电方式工作，因此其输出的线电压都是120°矩形波，四个逆变器的驱动信号依次相差15°，即Ⅰ超前Ⅱ15°，Ⅱ超前Ⅲ 15°，Ⅲ又比Ⅳ超前15°。因此变压器Ⅰ的各绕组原方、副方电压应比变压器Ⅱ各相原方、副方电压分别超前15° 作业：

1.为什么逆变电路中晶闸管SCR不适于作开关器件？

DC-AC逆变器与DC-DC直流变换器的供电电源是直流电，不象交流电源电压那样周期性过零反向、有可能利用电源反向电压关断已导通的半控型开关晶闸管，因此现今绝大多数逆变器都采用能自关断的全控型开关器件。

低压、小功率选用P-MOSFET，中、大功率用IGBT、IGCT，大容量（几千千瓦至几万千瓦）交流电机变频调速用逆变器目前仍用GTO，只是其驱动电路比较复。

采用晶闸管SCR的三相逆变器容量很大，以往有广泛应用，但由于它不能自关断，必须有强迫关断电路，因此可靠性低、特性也差，现仅用于自控频率、同步电动机（靠电机反电势换相关断晶闸管）的变频启动、调速，某些负载谐振换流式逆变器，以及直流输电系统中有源逆变器（有交流电源电压反向关断晶闸管）。

2.有哪些方法可以调控逆变器的输出电压？

3.正弦脉宽调制SPWM的基本原理是什么？载波比N、电压调制系数M的定义是什么，在高频载波电压幅值Vcm和频率f恒定不变时，改变调制参考波电压幅值Vrm和频率fr为什么能改变逆变器交流输出基波电压V1的大小和基波频率f？

c14.既然SPWM控制能使逆变器输出畸变系数很小的正弦波，为什么有时又要将调制参考波Vr从正弦波改为图4.11所示调制波形，或改为阶梯波，或取公式(4-36)所示的附加3次谐波分量的调制参考波？

采用SPWM控制在消除低次谐波、改善输出波形的同时直流电压的电压利用率却减小了！SPWM改善输出电压波形的代价也是牺牲了直流电压利用率。为了提高电压利用率就有了！