第三章PWM技术课件

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1、 第2章 PWM技术电压正弦电压正弦PWMPWM法法PWMPWM模式的优化模式的优化电流正弦电流正弦PWMPWM法法电压空间矢量电压空间矢量PWMPWM技术技术PWMPWM控制性能指标控制性能指标第第2章章 交流调速的脉宽调制（交流调速的脉宽调制（PWM）技术）技术 脉宽调制（脉宽调制（Pulse Width ModulationPWM）技术是指利用全控型电力电子器件的导）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，简称变压、变频控制并且消除谐波的技术，简称PWM。第第2章章 交流调速的

2、脉宽调制（交流调速的脉宽调制（PWM）技术）技术利用微处理器实现的利用微处理器实现的PWM技术数字化后，技术数字化后，PWM技术不断优化和翻新：技术不断优化和翻新：第第2章章 交流调速的脉宽调制（交流调速的脉宽调制（PWM）技术）技术电压波形正弦电压波形正弦电流波形正弦电流波形正弦磁通波形正弦磁通波形正弦效率最优效率最优转矩脉动最小转矩脉动最小消除谐波噪声消除谐波噪声第第2章章 交流调速的脉宽调制（交流调速的脉宽调制（PWM）技术）技术PWM意义：及时、准确地实现变压变频控制要求及时、准确地实现变压变频控制要求抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量这样给电机带

3、来这样给电机带来什么好处呢？什么好处呢？降低或消除转矩脉动降低或消除转矩脉动提高电机的效率提高电机的效率扩大调速范围扩大调速范围2.1 电压正弦电压正弦PWM法法 1 1、电压正弦波脉宽调制法、电压正弦波脉宽调制法 顾名思义，电压顾名思义，电压SPWMSPWM技术就是希望逆变器输出电压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。节平均电压的方法。交直交电压型逆变器交直交电压型逆变器（1）电压正弦波脉宽调制的基本思想）电压正弦波脉宽调制的基本思想 把电压正弦半波分为把电压正弦半波分为N等分，然后把

4、每一份的正等分，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。等高矩形脉冲来代替。2.1 电压正弦电压正弦PWM法法实用的方法是采用实用的方法是采用“调制调制”的方法：的方法：2.1电压正弦电压正弦PWM法法载波频率载波频率fc与与参考波频率参考波频率fm之比，用之比，用NCM表示，即表示，即CCMMfNf调制度调制度m定义为调制信号（参考电压）峰值与三角载定义为调制信号（参考电压）峰值与三角载波信号峰值之比，即波信号峰值之比，即MmCmUUm正弦参考波正弦参考波三角载波三角载波2.1电压正弦电压正弦PWM法法（

5、2 2）电压正弦波脉宽调制法的工作原理）电压正弦波脉宽调制法的工作原理改变参考信号的改变参考信号的幅值幅值输出电压基波幅值输出电压基波幅值随之改变随之改变改变参考信号的改变参考信号的频率频率输出电压的频率输出电压的频率随之改变随之改变脉冲等幅，调宽，面脉冲等幅，调宽，面积与正弦波面积成正积与正弦波面积成正比比 2.2.电压正弦波脉宽调制信号生成方法电压正弦波脉宽调制信号生成方法 （2 2）双极性三角波调制）双极性三角波调制 指三角载波和正弦参考信号指三角载波和正弦参考信号是具有正负极变化的信号（如图）是具有正负极变化的信号（如图）（1 1）单极性三角波调制）单极性三角波调制 指参加三角载波和正

6、弦参考信号指参加三角载波和正弦参考信号极性不变（如图）极性不变（如图）2.1 电压正弦电压正弦PWM法法单极性三角波调制法的脉宽计算单极性三角波调制法的脉宽计算12122iiiNNNsiniMMmiuU,abgcdgaegcfgab fgcdeg2.1 电压正弦电压正弦PWM法法abecdfgwt其中：其中：/abNsin,rmicmfgUegU 脉冲宽度可近似等于脉冲宽度可近似等于 ，即，即cdsinsinrmiiicmUcdMN UNrmcmUMU 为为调制系数（调制比）调制系数（调制比）2.1 电压正弦电压正弦PWM法法输出电压基波幅值为输出电压基波幅值为1121sin()sin()2N

7、dmiiUiUMNN2.1 2.1 由上式可知，输出电压基波幅值直接与调制系数由上式可知，输出电压基波幅值直接与调制系数m m成成正比。且分析结果表明（正比。且分析结果表明（p26)p26)，随着半周期脉冲，随着半周期脉冲N N的增加，的增加，较低次谐波迅速减少，较低次谐波迅速减少，7 7次以下谐波基本消除。当次以下谐波基本消除。当N N大于等大于等于于9 9时，时，1313次谐波小于基波的百分之一，但次谐波小于基波的百分之一，但1717次和次和1919次谐波次谐波仍可以达到仍可以达到7.24%7.24%，需要加以滤波。（一般三相异步电动机，需要加以滤波。（一般三相异步电动机无中线，无中线，3

8、 3的整数倍谐波可以不予考虑）的整数倍谐波可以不予考虑）1121sin()sin()2NdmiiUiUMNN2.1 电压正弦电压正弦PWM法法（1 1）同步调制）同步调制载波比为常数载波比为常数正、负半波始终保持对称正、负半波始终保持对称三相输出波形间具有互差三相输出波形间具有互差120120度的对称关系度的对称关系低频时，间距增大，谐波增加低频时，间距增大，谐波增加3、SPWM信号的调制方式信号的调制方式（2 2）异步调制）异步调制2.1 电压正弦电压正弦PWM法法保持三角载保持三角载波频率不变波频率不变矩形脉冲数可随输出频率的降低而矩形脉冲数可随输出频率的降低而增加相应，增加相应，改善低频

9、工作的特性改善低频工作的特性。载波会随输出频率的降低而连续变化载波会随输出频率的降低而连续变化时，使逆变器输出电压的波形及其相时，使逆变器输出电压的波形及其相位都发生变化，位都发生变化，很难保持三相输出间很难保持三相输出间的对称关系，的对称关系，因而引起电动机工作的因而引起电动机工作的不平稳。不平稳。（3 3）分段同步调制）分段同步调制 逆变器整个变频范围划分成若干个频段，在每个频逆变器整个变频范围划分成若干个频段，在每个频段内都维持载波比段内都维持载波比N N恒定，对不同频段取不同的恒定，对不同频段取不同的N N值，频值，频率低时取率低时取N N值大些，一般按等比级数安排。值大些，一般按等比

10、级数安排。调制波频率调制波频率fr（HZ)载波比载波比N载波频率载波频率fc(HZ)3262163181547518367214457611165761116576108057610802.1 电压正弦电压正弦PWM法法 要准确生成要准确生成SPWMSPWM波形，就得尽量准确的计算功率期间波形，就得尽量准确的计算功率期间的的导通时刻和关断时刻导通时刻和关断时刻。对于微型计算机来说，时间的。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。成，实现比较方便。4.正弦脉宽调制法的微机算法正弦脉宽调制法的微机算法2

11、.1 电压正弦电压正弦PWM法法2.1 电压正弦电压正弦PWM法法对称规则采样对称规则采样tEABUMt1t2t3TCtet21132(1sin)21(t2CeCTtMtttT）根据脉冲电压对三角载波根据脉冲电压对三角载波的对称性，可得的对称性，可得2.1 电压正弦电压正弦PWM法法1 11 11 21 21 11 2(1sin)21(t(1sin)22(1sin)21(t(1sin)221sinsin2ononpuononCoffCCoffCoffCCoffCTtMtTtTMtTtMtTtTMtTtttMtt）tBUMtofftputoff,TCtAt1t2不对称规则采样不对称规则采样 在数

12、字控制中用计算机产生在数字控制中用计算机产生SPWMSPWM波形正是基于上述的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：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 电压正弦电压正弦PWM法法实时计算法：实时计算法：查表法：查表法：存正弦函数，与实时存正弦函数，与实时M值进行计算值进行计算存存 ，再查表，再查表1sineMt21132(1sin)21(t2CeCTtMtttT）21132(1sin)21(t2CeCTtMtttT）对于开环控制系统，在某一给定转速下其调制对于开环控制系统，在某一给定转速下其调制度度M M与频率都有确定值，所以宜采用查表法。对

13、于与频率都有确定值，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闭环控制的调速系统，在系统运行中调制度M M值须值须随时被调节，用实施计算法更为适宜。随时被调节，用实施计算法更为适宜。2.1 电压正弦电压正弦PWM法法 按查表法或实时计算法所得的脉冲数都送入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、定时器，利用定时中断向接口电路送出相应的高、低电平，以实时产生低电平，以实时产生SPWMSPWM波形的一系列脉冲。波形的一系列脉冲。2.1 电压正弦电压正弦PWM法法 SPWM波可在波可在CPU的支持下，由二个定时器及相应的的支持下，由二个定时

14、器及相应的接口电路完成。一个定时器接口电路完成。一个定时器T1完成采样周期（一个三角波周完成采样周期（一个三角波周期）的定时，另一个定时器期）的定时，另一个定时器T2完成脉冲间隔及脉冲宽度的定完成脉冲间隔及脉冲宽度的定时。当时。当T1定时时间到，定时时间到，CPU响应该中断请求时，将向接口电响应该中断请求时，将向接口电路送出低（零）电平，并把预先计算出的时间路送出低（零）电平，并把预先计算出的时间toff作为定时时间作为定时时间送入送入T2，同时起动，同时起动T1令令T1定时定时TC；当；当T2时间时间toff到到CPU响应响应该中断请求时，将向接口电路送出高电平并把预先计算出的时该中断请求时

15、，将向接口电路送出高电平并把预先计算出的时间间tpu作为定时时间送入作为定时时间送入T2并启动定时器；当并启动定时器；当T2时间时间tpu到到CPU响应该中断请求时，将向接口电路送出低电平即可。响应该中断请求时，将向接口电路送出低电平即可。CPU等待等待三角波的下一个周期，即三角波的下一个周期，即T1定时时间到，以产生下一个脉冲。定时时间到，以产生下一个脉冲。tofftputoff,SPWM变频器输出波形的谐波分析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，但其输出电压中的，但其输出电压中仍然存在谐波分量仍然存在谐波分量。产生谐

16、波的主。产生谐波的主要原因是：主电路开关要原因是：主电路开关器件为非理想开关器件为非理想开关，导致控制信，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的造成逆变器输出的SPWM波形有所失真。波形有所失真。2.1 电压正弦电压正弦PWM法法2.1 电压正弦电压正弦PWM法法对于双极式对于双极式SPWM变压变频来说，这是一组正负相间的

17、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周期对纵轴对称。所以不存在偶次谐波与3的倍数次谐的倍数次谐波。但波。但SPWM在其载波频率及其倍数的频带附近，即在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：开关频率倍数附近的次数谐波较多。可表示为：CMnpNM1、准正弦波脉宽调制法、准正弦波脉宽调制法2.2 PWM模式的优化模式的优化 最大母线电压利用率为最大母线电压利用率为0.866，为了提高利用率，为了提高利用率，采用以下措施，可使利用率提高采

18、用以下措施，可使利用率提高15.5%。uwtuM1uMuM32.2 PWM模式的优化模式的优化2、消除特定谐波法、消除特定谐波法 在电压波形特定的位置上设置缺口，通过每个周期中在电压波形特定的位置上设置缺口，通过每个周期中逆变器的多次换向，恰当地控制逆变器的脉宽调制电压波逆变器的多次换向，恰当地控制逆变器的脉宽调制电压波形，使逆变器输出的电压中不存在某些特定的谐波。形，使逆变器输出的电压中不存在某些特定的谐波。一般来说，在半个周期的电压波形上，每设置一个缺一般来说，在半个周期的电压波形上，每设置一个缺口，就可以消除一种谐波。在选择脉宽调制电压的波形口，就可以消除一种谐波。在选择脉宽调制电压的波

19、形时，必须满足波形的正半周与负半周于零点对称，即每时，必须满足波形的正半周与负半周于零点对称，即每半个周期对半个周期对 对称，使对称，使波形称为奇函数波形称为奇函数，波形中将不，波形中将不包含余弦与偶次谐波，这样，波形中的谐波含量才最少。包含余弦与偶次谐波，这样，波形中的谐波含量才最少。由于是奇函数，且于由于是奇函数，且于 对称，故可求出他们的对称，故可求出他们的n次次谐波幅值表达式。谐波幅值表达式。/2/22.2 PWM模式的优化模式的优化2、消除特定谐波法、消除特定谐波法121/2021cos11,3,5,2sin()()2NiiinmddnnUUn t dtUn（）2dU2dU12/2t

20、g双极性双极性SPWMN为半个周期内的脉冲数为半个周期内的脉冲数 把消除特定谐波求解开关角度的方程写成一般形式为：把消除特定谐波求解开关角度的方程写成一般形式为：121m1221 cos()1NidiiUUn121221 cos()10NidiiUnn 由于基波幅值发生变化时，对应的一套开关角值也相由于基波幅值发生变化时，对应的一套开关角值也相应发生变化。因此在实时控制时，采用模拟控制很难实现，应发生变化。因此在实时控制时，采用模拟控制很难实现，可以采用数字式查表方法来实现，需要内存大可以采用数字式查表方法来实现，需要内存大。2.2 PWM模式的优化模式的优化2.3 电流正弦电流正弦PWM 交

21、流电机的控制性能主要取决于转矩或者电流的控制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（在磁通恒定的条件下），为了满足电机控制的良质量（在磁通恒定的条件下），为了满足电机控制的良好动态响应，经常采用电流正弦好动态响应，经常采用电流正弦PWM技术。技术。电流正弦电流正弦PWM技术技术本质上是本质上是电流闭环电流闭环，实现方法很多，主要有，实现方法很多，主要有PI控制、滞环控制及误差拍预测控制等集中，具有控制简控制、滞环控制及误差拍预测控制等集中，具有控制简单，动态响应快和电压利用率高的特点。单，动态响应快和电压利用率高的特点。目前实现电流控制的常用方法是电流滞环目前实现电流控制的常用方法

22、是电流滞环SPWM，即把正弦电流参考波形和电流的实际波形通过滞环比较即把正弦电流参考波形和电流的实际波形通过滞环比较器进行比较。其结果决定逆变器桥臂上下开关器件的导器进行比较。其结果决定逆变器桥臂上下开关器件的导通和关断。通和关断。这种方法的主要这种方法的主要优点优点是是控制简单、响应快、瞬时电流控制简单、响应快、瞬时电流可以被限制可以被限制，功率开关器件得到自动保护。其主要，功率开关器件得到自动保护。其主要缺点缺点是是相对的电流谐波较大相对的电流谐波较大。2.3 电流正弦电流正弦PWM02dUU 2.3 电流正弦电流正弦PWM防止桥臂上下直通防止桥臂上下直通交直交电压型逆变器交直交电压型逆变

23、器电压空间矢量电压空间矢量PWM技术技术磁链轨迹法磁链轨迹法 磁链轨迹法磁链轨迹法SPWM技术是从电机的角度出发，技术是从电机的角度出发，目的在于使交流电机产生圆形磁场。目的在于使交流电机产生圆形磁场。通过选择逆变器的不同开关模式，使电机的实际通过选择逆变器的不同开关模式，使电机的实际磁链尽可能逼近理想磁链圆，从而生成磁链尽可能逼近理想磁链圆，从而生成PWM波。波。具有电机转矩脉动小、噪声低、电压利用率高的具有电机转矩脉动小、噪声低、电压利用率高的优点，因此目前无论在开环调速系统或在闭环调速优点，因此目前无论在开环调速系统或在闭环调速系统中都得到了广泛应用。系统中都得到了广泛应用。电压空间矢量

24、电压空间矢量PWM技术技术(SPWM)CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n6090t600mIoSNSN磁链轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理设交流电机由理想三相对称正弦电压供电设交流电机由理想三相对称正弦电压供电sssssscos22cos334cos3ALBCtuUutut（）（）式中，式中，UL为电源的线电压有效值为电源的线电压有效值采用电压空间矢量的概念，则有：采用电压空间矢量的概念，则有：2433s2)3jjsAsBsCUUU eU e（与之相类似，定义磁链空间矢量为与之相类似，定义磁链空间矢量为2433s2)3jjsAsBsCee（磁链

25、轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理 若忽略电机定子电阻的影响，则磁链可由空间电若忽略电机定子电阻的影响，则磁链可由空间电压矢量对时间的积分而得到，即压矢量对时间的积分而得到，即2433s24332)32)3jjssAsBsCjjsAsBsCU dtUU eU edtee（磁链轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理1）逆变器的输出电压模式）逆变器的输出电压模式 如图，是电压源型逆变器。对于如图，是电压源型逆变器。对于180度导电型的度导电型的逆变器，他的三个桥臂的六个开关器件共可形成八个逆变器，他的三个桥臂的六个开关器件共可形成八个开关模式。用开关模式。用SA,SB,SC分别记三个桥臂的状态

26、，规定分别记三个桥臂的状态，规定当当上桥臂器件导通时桥臂状态为上桥臂器件导通时桥臂状态为1，下桥臂器件导通，下桥臂器件导通时桥臂状态为时桥臂状态为0.这样，逆变器的八种开关模式对应八这样，逆变器的八种开关模式对应八个电压空间矢量，如表。个电压空间矢量，如表。磁链轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理异步电动机定子绕组异步电动机定子绕组ABCSASBSC1235642dU2dU0磁链轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理定子电压空间矢量开关状态SA,SB,SC A相B相C相矢量表达式U00000000U1011U2001U3101U4100U5110U6010U7111000023dU13dU1

27、3dU13dU13dU23dU13dU23dU13dU23dU13dU13dU13dU13dU23dU13dU13dU23dU23jdU e4323jdU e5323jdU e023jdU e1323jdU e2323jdU e2433s2)3jjsAsBsCUUU eU e（逆变器的空间矢量逆变器的空间矢量 左图为逆变器的八个左图为逆变器的八个电压空间矢量的空间分电压空间矢量的空间分布。在逆变器的八种开布。在逆变器的八种开关模式中，有六中开关关模式中，有六中开关模式对应非零电压空间模式对应非零电压空间矢量，矢量幅值为矢量，矢量幅值为 称为非零电压空间矢量，称为非零电压空间矢量，有两种开关模式

28、对应的有两种开关模式对应的电压空间矢量幅值为电压空间矢量幅值为0，成为零矢量。成为零矢量。磁链轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理U0U4U3U2U1U5U6U723dU2)磁链形成的原理磁链形成的原理 设逆变器输出的三相电压为设逆变器输出的三相电压为UA,UB,UC,则加到电机定子则加到电机定子上的相电压为上的相电压为sAAnsBBnsCCnUUUUUUUUU 其中，其中，Un为电机定子绕组星型接时中点为电机定子绕组星型接时中点0相对于逆变器相对于逆变器直流侧的电位。直流侧的电位。磁链轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理电机定子电压空间矢量为电机定子电压空间矢量为2433s2424333

29、32)32)13jjsBsAsCjjjjnBACeUUU eUeUU eUUee（）因此，逆变器输出电压空间矢量为因此，逆变器输出电压空间矢量为24332)3jjABCUU eU e（磁链轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理磁链轨迹磁链轨迹PWM的基本原理的基本原理U0U4U3U2U1U5U6U7ABCDEF依次给出电压空间矢量依次给出电压空间矢量U4,U3,U2,U1,U6,U5则磁链矢端将沿则磁链矢端将沿CB,BA,AF,FE,ED,DC,CB边的轨边的轨迹运动。这样，就形成了正六边迹运动。这样，就形成了正六边形。形。磁链空间矢量的运动速度磁链空间矢量的运动速度的改变可由在各边中添加的改

30、变可由在各边中添加零矢量来实现。添加零矢零矢量来实现。添加零矢量的原则是选择使器件开量的原则是选择使器件开关次数最少的零矢量。关次数最少的零矢量。磁链轨迹磁链轨迹PWM的控制算法的控制算法现以现以BCBC边为例说明其控制算法。边为例说明其控制算法。设逆变器输出频率为设逆变器输出频率为f fs s,则六边形磁链轨迹的每边则六边形磁链轨迹的每边运动时间应为（如运动时间应为（如BCBC边边）16stf 在在BC边非零电压空间矢量边非零电压空间矢量U1的作用时间的作用时间t1,由图的几何关系有：由图的几何关系有：122tan303dmU t 13mdtU01ttt U0U4U3U2U1U5U6U7AB

31、CDEF 一般为了使磁链的运动平滑，零矢量并不在某一点加一般为了使磁链的运动平滑，零矢量并不在某一点加入，而是采用零矢量分割技术将零矢量多点插入到磁链轨入，而是采用零矢量分割技术将零矢量多点插入到磁链轨迹中，其作用之和仍为迹中，其作用之和仍为t0.与其他与其他PWM方式相比，正六边形磁链轨迹方式相比，正六边形磁链轨迹PWM控控制制技术的优点在于控制结构简单，便于微机实现，在同样输技术的优点在于控制结构简单，便于微机实现，在同样输出频率下，器件的开关次数最少。其缺点在于输出电压谐出频率下，器件的开关次数最少。其缺点在于输出电压谐波含量比较高。为了降低输出电压谐波含量，则一般采用波含量比较高。为了

32、降低输出电压谐波含量，则一般采用使电机磁链轨迹形状更接近圆形的正多边形磁链轨迹。使电机磁链轨迹形状更接近圆形的正多边形磁链轨迹。磁链轨迹磁链轨迹PWM的控制算法的控制算法小结小结2.1 PWM控制性能指标控制性能指标 以以PWMPWM控制方式运行所引起的主要问题有控制方式运行所引起的主要问题有电流畸变、变换电流畸变、变换器的开关损耗、负载的谐波损耗以及电机的转矩脉动器的开关损耗、负载的谐波损耗以及电机的转矩脉动。这些。这些影响可以用以下性能指标来描述影响可以用以下性能指标来描述。电流谐波电流谐波载波比载波比 最大调制度最大调制度 转矩脉动转矩脉动 开关频率和开关损耗开关频率和开关损耗2.5 P

33、WM控制性能指标控制性能指标1.1.电流谐波电流谐波 谐波电流主要影响电机的铜耗，它构成了电谐波电流主要影响电机的铜耗，它构成了电机损耗的主要部分。机损耗的主要部分。2210()()1sni titdtIT 电流谐波畸变率电流谐波畸变率(Total Harmonic DistortionTotal Harmonic Distortion)谐波电流有效值为谐波电流有效值为2112211nsnnnsssnsLUUUnLUnITHDI2.2.载波比载波比载波频率载波频率fc与与参考波频率参考波频率fm之比，用之比，用NCM表示，即：表示，即：CCMMfNf 为了使逆变器输出尽量接近正弦波，应尽可能增

34、大载为了使逆变器输出尽量接近正弦波，应尽可能增大载波比，但是载波比受到下列条件限制：波比，但是载波比受到下列条件限制：CMN功率开关器件的允许开关频率最高的正弦调制信号频率2.5 PWM控制性能指标控制性能指标 3.3.最大调制度最大调制度 调制度调制度m m定义为调制信号（参考电压）峰值与三角定义为调制信号（参考电压）峰值与三角载波信号峰值之比，即载波信号峰值之比，即MmCmUUm m值在值在01之间变化，以调节变换器输出电压的大之间变化，以调节变换器输出电压的大小，它体现了直流侧母线电压的利用率。在小，它体现了直流侧母线电压的利用率。在N 值较大时，值较大时，一般取最高的一般取最高的m0.

35、80.9。2.5 PWM控制性能指标控制性能指标5.5.开关频率和开关损耗开关频率和开关损耗 一般而言，电力半导体器件开关频率的增加可以使一般而言，电力半导体器件开关频率的增加可以使逆变器交流侧的输出电流谐波畸变减少，从而提高系统逆变器交流侧的输出电流谐波畸变减少，从而提高系统的性能。但是由于开关器件受到开关损耗的限制，开关的性能。但是由于开关器件受到开关损耗的限制，开关频率并不能够随便增加，这是因为：频率并不能够随便增加，这是因为：开关器件的开开关器件的开关损耗与其开关频率成正比；关损耗与其开关频率成正比；开关器件的开关频率开关器件的开关频率随着器件容量的增加而趋于降低。随着器件容量的增加而

36、趋于降低。例如，大功率例如，大功率GTOGTO（如（如6000V/6000A6000V/6000A容量的容量的GTOGTO）的开关频率只有）的开关频率只有500Hz500Hz左左右；而大功率右；而大功率IGBTIGBT（如（如4500V/1200A4500V/1200A容量的容量的IGBTIGBT）的开）的开关频率只有关频率只有2 210kHz10kHz。2.5 PWM控制性能指标控制性能指标习 题1、什么是、什么是PWM技术。技术。PWM技术应用于交流调速系统的意技术应用于交流调速系统的意义是什么？义是什么？2、PWM控制方式所引起的主要问题有哪些？主要用哪些性控制方式所引起的主要问题有哪些

37、？主要用哪些性能指标来描述。能指标来描述。3、什么是载波比？什么是调制度？输出电压的大小和其中、什么是载波比？什么是调制度？输出电压的大小和其中的哪个量有关？的哪个量有关？4、简述电压、简述电压SPWM的基本控制思想。的基本控制思想。5、分析异步调制和同步调制各自的优缺点，并说明分段同分析异步调制和同步调制各自的优缺点，并说明分段同步调制的基本思想。步调制的基本思想。6、什么是电流滞环、什么是电流滞环SPWM？它的特点是什么？它的特点是什么？7、定子电压空间矢量有几个？其幅值为多少？、定子电压空间矢量有几个？其幅值为多少？8、电压空间矢量、电压空间矢量PWM技术（磁链追踪法）有什么特点？添技术（磁链追踪法）有什么特点？添加零矢量的作用是什么？加零矢量的作用是什么？