2SPWM原理及控制方法2.1SPWM基本原理•电能最基本的形态为：DC、AC四大基本状态转换：DC→AC、DC→DC、AC→DC、AC→AC•电力电子器件只是工作在两种状态开通、关断开通：即工作在高度饱和导通状态如何利用电力电子器件的开通和关断两种状态实现电能四大基本状态之间的转换就是电力电子学所要研究的核心内容32.1SPWM基本原理理想开关：¾导通电阻为0，即：通态压降为0¾关断电阻为∞¾不考虑开通和关断时间，即：瞬时开通和关断实际电力电子器件（开关）：¾导通电阻不为0，通态压降为2V左右¾关断电阻也不为∞，有少量漏电流¾需要一定时间才能完全开通和关断，一般在10us以下理论分析一般都采用理想开关。在涉及散热系统设计、死区时间选取、器件串并联设计、器件保护等方面时，将必须按实际电力电子器件考虑42.1SPWM基本原理实现电能四种基本形态的转换就是利用PWM调制•PWM（PulseWidthModulation）脉宽调制技术：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（形状和幅值）•SPWM（SinusoidalPulseWidthModulation）正弦脉宽调制技术：通过对一系列宽窄不等的脉冲进行调制，来等效正弦波形（幅值、相位和频率）52.1SPWM基本原理•PWM占空比调制（DC↔DC）TTWUinUoutTδ=WTUUout=δin62.1SPWM基本原理•SPWM调制思想（DC→AC）UdOωt-Ud如何利用宽窄不等的方波来等效正弦波就是SPWM调制的基本思路，保证宽窄不等的方波所对应的基波与所需要等效的正弦波的幅值、相位和频率均相等需要重点关注的问题：谐波、直流电压利用率、开关损耗、跟踪（响应）速度、不同应用场合的特殊问题72.1SPWM基本原理•PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得实现PWM控制变得十分容易•PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位•PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位重点讲述DC→AC（逆变）AC→DC（整流）82.1SPWM基本原理1）重要理论基础——面积等效原理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。冲量窄脉冲的面积效果基本相同环节的输出响应波形基本相同f(t)f(t)f(t)f(t)d(t)OtOtOtOta)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲d)单位脉冲函数形状不同而冲量相同的各种窄脉冲92.1SPWM基本原理具体的实例说明“面积等效原理”a）b)冲量相等的各种窄脉冲的响应波形u(t)－电压窄脉冲，是电路的输入i(t)－输出电流，是电路的响应102.1SPWM基本原理如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波uuSPWM波uO>OωtOωt>u>Oωt若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。112.1SPWM基本原理对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：UdOwt-Ud根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。UdOwt-Ud122.1SPWM基本原理目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路132.2SPWM逆变及其控制方法SPWM逆变就是研究DC→AC单相核心部分三相核心部分142.2SPWM逆变及其控制方法如何通过电力电子器件开通和关断，将直流变换成宽窄不等的方波关键是如何确定脉冲宽度，SPWM波产生方法Ud单极性OωtSPWM-UdUd双极性OωtSPWM-Ud152.2SPWM逆变及其控制方法••计算法和调制法计算法和调制法••谐波消除法谐波消除法••智能优化法智能优化法••异步调制和同步调制异步调制和同步调制••自然采样法自然采样法••规则采样法规则采样法••PWMPWM跟踪控制技术跟踪控制技术••矢量控制矢量控制••多重化结构多重化结构162.2SPWM逆变及其控制方法•计算法–根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准