内容发布更新时间 : 2024/6/11 6:13:16星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

附录A 译文

脉宽调制技术

前面讨论的三相6阶梯逆变器既有其优点也有其局限性。由于在基波频率的每个周期仅开关六次，因此逆变器的控制简单而且开关损耗低。但是6阶梯波电压中的低次谐波会导致电流波形产生极大的畸变，除非使用笨重庞大的不经济的低通滤波器滤波。另外，输出电压靠整流器控制，也不可避免的带有整流器所具有的通常的缺点[16]。

脉宽调制（PWM）工作原理

由于逆变器中电子开关的存在，在恒定的直流输入电压Vd作用下，逆变器可以通过自身的多次开关控制输出电压并优化输出谐波。图5-18解释了通过PWM控制输出电压的工作原理。基波电压v1在方波工作模式下具有最大的幅值（4vd/?）。如图示，通过产生俩个凹口，v1的幅值可以被减小，随着凹口宽度的增加，基波电压将随之减小。

图5-18 PWM控制输出电压的工作原理

PWM分类

在过去的文献中已提出了很多的PWM技术，下面是对这些PWM技术的分类。 1）正弦PWM（SPWM）；

2）特定谐波消除PWM（SHEPWM）； 3）最小纹波电流PWM； 4）空间矢量PWM（SVW）； 5）随机PWM；

6）滞环电流控制PWM； 7） 瞬时电流控制正弦PWM； 8）Delta调制PWM； 9）Sigma Delta调制PWM

通常PWM技术可以按电压控制或电流控制来分类，或按前馈方式或反馈方式来分类，也可以按基于斩波或不基于斩波来分类。注意，前面讨论的移相控制PWM也是一种PWM技术。在这一节中，将对主要的PWM技术做一简单的回顾。

5.5.1正弦PWM

正弦PWM技术在实际的工业变流器的应用中非常普及。这项技术在文献中已经得到了广泛的讨论。图5-19解释了SPWM的基本工作原理。图中频率为fc的等腰三角载波与频率f的正弦调制波相比较，两者的焦点确定了电力电子器件的开关时刻。例如，图中给出了开关半桥逆变器中的Q1Q4构成的va0波形，为防止Q1Q4的同时导通而设计的Q1Q4之间的死区时间在图中被忽略了。上述方法也被称为三角波法，次谐波法或次震荡法。va0波形的脉冲及凹口宽度按正弦规律变化，从而使其基波成分的频率等于f且幅值正比于指令调制电压。如图5-20给出了负载无中线连接的典型的线电压的相电压波形。va0波形的傅立叶分析可以由下式给出:

?高频成分M（wc?Nw） va0?0.5mVdsin（wt??） (5-33)

图5-19 三相桥式逆变器正弦PWM的工作原理

式中，m为调制指数；w为基波频率（rad/s），（与调制频率相同）；?为输出相位移，

取决于调制波的实际位置。

图5-20 PWM逆变器的线电压和相电压的波形

a）线电压 b）相电压

m?调制指数m被定义

VPVT (5-34)

式中，VP为调制波的峰值；VT为载波的峰值。理想情况下，m可以从0变化到1，并且调制波与输出波形之间将保持着线性关系。逆变器基本上可以被看作是一个线性放大器，根据（5-33）和式（5-34）可以得出这个放大器的增益G为：

G?0.5mVd0.5Vd?VPVT (5-35)

当m=1时，可以得到最大的基波电压峰值0.5Vd，这个数值是方波电压输出时基波电压峰值（4vd/2?）的78.55%。事实上，通过将某些三次谐波成分加入到调制波中，线性工作范围的最大输出基波电压峰值可以增加到方波输出时的90.7%。当m=0时，va0是一个频率与载波频率相同，脉冲和凹口宽度上下对称的方波。PWM输出波形中，含有与载波频率相关且边（频）带与调制波频率相关的谐波成分。这些频率成分可以表示为

Mwc?Nw，如式（5-33）所示。式中，M和N均为整数；M+N为一个奇整数。表5-1给