当前课程知识点：电力电子技术 > 第六章： PWM控制技术 > 6.1 Pwm技术基本工作原理 > Video
同学们
我们上节课学习了
单相桥式方波逆变器的工作原理
方波逆变器虽然实现简单
但谐波含量高
远远不能适用于大多数情形
只能用在极少数对谐波含量
要求不高的场合
输出低频时
不能发挥电力电子器件快速开关的优势
自从正弦脉宽调制（SPWM）技术
获得应用之后
逆变技术就进入了一个新的时代
SPWM即正弦脉宽调制
它最早来源于通信中的调制技术
其基本原理是用一种参考波
通常是正弦波 即 调制 波
去和一个频率N倍于它的三角波
即 载波 比较
就可以得到一组幅值相等
而脉宽按照调制波相位
幅值和频率变化的矩形波
再用这个波形去控制开关管的开通与关断
就可以得到同样波形的高压脉冲
由于参考波通常是正弦波
所以这种技术通常被称为正弦脉宽调制技术
即SPWM技术
SPWM的理论基础是
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
这里所说的冲量是指窄脉冲的面积
效果基本相同
是指环节的输出响应波形基本相同
请看图一所示：
图一中
a图表示的是矩形波
b图表示的是三角波
c图表示的是正弦半波
d图表示的是单位脉冲函数波
将这些冲量相等 即面积相等
的脉冲加在图二所示的电路上
电路的输出响应如图三所示
我们可以看到
尽管脉冲形状不同
只要这些脉冲的面积相等
作用效果基本是一致的
这就是采样控制理论中的
著名结论 面积等效原理
我们可不可以想象一下
如果用一系列等幅不等宽的
脉冲来代替一个正弦半波
去控制单相桥式逆变电路中的开关管
那么逆变电路的输出就等效于正弦半波
显然 这个想法是对的
现在 我们就要说一说
如何用矩形波代替正弦半波
如果将正弦半波N等分
就可以把正弦半波看成
N个彼此相连的脉冲序列
这些脉冲宽度相等
都等于π/N
但幅值不等
且脉冲顶部不是水平直线而是曲线
各脉冲按正弦规律变化
如果把上述脉冲序列
用相同数量的等幅
而不等宽的矩形脉冲代替
使矩形脉冲的中点
和相应的正弦波部分中点重合
使矩形脉冲和相应正弦波部分面积相等
得到如图四所示的脉冲序列
这就是PWM波形
可以看到
各脉冲幅值相等
但宽度按正弦规律变化
根据面积等效原理
PWM波和正弦半波是等效的
像这种宽度按正弦规律变化
而和正弦波等效的PWM波形
称为SPWM波形
如何获得PWM波形呢？
常有计算法和调制法
计算法是根据正弦波频率
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
这种方法繁琐
当输出正弦波的频率
幅值或相位变化时
结果都要变化
调制法是用希望输出的
波形作调制信号（调制波）
进行调制得到期望的PWM波
通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波
调制信号与载波相交
在交点处控制开关器件的通断
就得到宽度正比于信号波幅值的脉冲
符合PWM的要求
调制信号波为正弦波时
得到的就是SPWM波
图五所示就是SPWM波的形成过程
SPWM法是一种比较成熟的
目前使用较广泛的PWM法
前面提到的采样控制理论中的一个重要结论
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
SPWM法就是以该结论为理论基础
用脉冲宽度按正弦规律变化
而和正弦波等效的PWM波形
即SPWM波形控制逆变电路中
开关器件的通断
使其输出的脉冲电压的面积
与所希望输出的正弦波
在相应区间内的面积相等
通过改变调制波的频率和幅值
则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值
由于实际应用中
调制法用的比较多
所以本节课重点学习调制法
现在我们来学习PWM逆变电路及其控制方法：
我们用单相桥式电压型逆变电路为例来进行说明
请看图六所示主电路
单极性法 调制波是正弦调制波
其周期决定于需要的载波比
载波比
振幅值决定于调制比,调制比
载波采用等腰三角波
其周期决定于载波频率
振幅不变
每半周期内所有三角波的
极性均相同(即单极性)
调制波和载波的交点
决定了SPWM脉冲列的
宽度和脉冲间隔宽度
每半周期内的脉冲列也是单极性的（如图七所示）
单极性调制的工作特点
每半个周期内
逆变桥同一桥臂的两个逆变器件中
只有一个器件按脉冲系列的
规律时通时断地工作
另一个完全截止
而在另半个周期内
两个器件的工况正好相反
流经负载的便是正
负交替的交变电流
双极性法 调制波仍为正弦波
其周期决定于载波比
振幅决定于调制比
载波为双极性的等腰三角形
其周期决定于载波频率
振幅不变
调制波与载波的交点决定了
逆变桥输出相电压的脉冲系列
此脉冲系列也是双极性的（如图八所示）
双极性调制的工作特点
逆变桥在工作时
同一桥臂的两个逆变器件
总是按相电压脉冲系列的
规律交替地导通和关断
毫不停息
而流过负载的是按线电压
规律变化的交变电流
单极性调制方式下
逆变电路的工作原理 前已述及
单极性调制的工作特点
每半个周期内
逆变桥同一桥臂的两个逆变器件中
只有一个器件按脉冲系列的
规律时通时断地工作
另一个完全截止
而在另半个周期内
两个器件的工况正好相反
流经负载的便是正 负交替的交变电流
在调制波ur的正半周
VT1保持通态 VT2保持断态
即VT1、VT2的工作是互补的
当VT3关断 VT4导通时
uAB=ud
当VT4关断 VT3导通时
uAB=0
在调制波ur的负半周
VT2保持通态 VT1保持断态
即VT1、VT2的工作是互补的
当VT4关断 VT3导通时
uab=－ud
当VT3关断 VT4导通时
uab=0
双极性调制方式下
逆变电路的工作原理 前已述及
双极性调制的工作特点
逆变桥在工作时
同一桥臂的两个逆变器件
总是按相电压脉冲系列的
规律交替地导通和关断
毫不停息
而流过负载的是按线电压
规律变化的交变电流
VT1和VT2的驱动波形互补
VT3和VT4的驱动波形也是互补的
VT1和VT4的驱动波形是一样的
VT2和VT3的驱动波形也是一样的
当VT1和VT4导通
VT2和VT3关断时
uAB=+ud
当VT1和VT4关断
VT2和VT3导通时
uAB=－ud
同学们好
本堂课我们学习了SPWM控制
SPWM控制技术是电力电子技术中
十分重要的控制技术
请同学们一定掌握
好 本堂课就到这里
同学们再见
-1.1 电力电子技术基本概念及其发展与应用
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-第一章：测试--作业
-2.1半可控器件-晶闸管
--Video
-2.2 晶闸管门极触发电路
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-第二章：测试--作业
-3.1 单相可控整流电路
--Video
-3.2 单相桥式全控整流电路
--Video
-3.3三相半波可控整流电路
--Video
-3.4 三相桥式全控整流电路
--Video
-3.5.1 单相半波可控整流电路仿真
--Video
-3.5.2 单相半波可控整流电路仿真
--Video
-3.6.1 单相全波可控整流电路仿真
--Video
-3.6 .2单相全波可控整流电路仿真
--Video
-3.7 .1单相桥式全控整流电路仿真
--Video
-3.7 .2单相桥式全控整流电路仿真
--Video
-3.8三相半波可控整流电路仿真
--Video
-3.9.1 三相桥式全控整流电路仿真
--Video
-3.9.2 三相桥式全控整流电路仿真
--Video
-第三章： 整流电路--第三章：测试
-4.1 基本斩波电路
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-4.2 降压斩波电路仿真
--Video
-4.3 升降压电路仿真
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-第四章：测试--作业
-5.1 单相桥式方波逆变电路
--Video
-5.2 电压型逆变电路
--Video
-5.3 单相桥式方波逆变电路仿真
--Video
-5.4.1 单相桥式spwm逆变电路仿真
--Video
-5.4.2 单相桥式spwm逆变电路仿真
--Video
-5.4.3 单相桥式spwm逆变电路仿真
--Video
-5.4.4 单相桥式spwm逆变电路仿真
--Video
-5.5.1 电压型逆变电路仿真
--Video
-5.5.2 电压型逆变电路仿真
--Video
-5.5.3 电压型逆变电路仿真
--Video
-5.6.1 电流型逆变电路仿真
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-5.6.2 电流型逆变电路仿真
--Video
-5.6.3 电流型逆变电路仿真
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-第五章：测试--作业
-6.1 Pwm技术基本工作原理
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-6.2.1 Pwm逆变电路及控制方式仿真
--Video
-6.2.2 Pwm逆变电路及控制方式仿真
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-6.2.3 Pwm逆变电路及控制方式仿真
--Video
-6.3.1 单极性spwm控制仿真
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-6.3.2 单极性spwm控制仿真
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-6.3.3单极性spwm控制仿真
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-6.4.1 双极性spwm控制仿真
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-6.4.2 双极性spwm控制仿真
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-6.5.1STC15单片机实现占空比固定的PWM波
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-6.5.2Stc15单片机实现占空比固定的pwm波
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-6.6.1Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.2Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.3Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.4Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.5Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
--Video
-6.6.6Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.7Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.7.1基于stc单片机实现pwm控制
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-6.7.2基于stc单片机实现pwm控制
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-第六章：测试--作业
-7.1.1 变频器的主电路结构
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-7.1.2 变频器的主电路结构
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-7.2.1 变频器的参数设定与常用控制功能
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-7.2.2 变频器的参数设定与常用控制功能
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-7.2.3 变频器的参数设定与常用控制功能
--Video
-第七章：测试--作业
