脉宽调制(PWM)技术-教案PPT优秀课件
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脉冲电路PWM调制PPT课件
是一种通过调节脉冲宽度来控制输出电压或电流的调制方式。
脉冲宽度
指高电平持续的时间，通常用占空比表示，即脉冲宽度与周期的比 值。
PWM调制的基本原理
通过改变脉冲宽度来等效改变输出电压或电流的大小。
PWM信号的生成原理
采样控制理论
PWM信号的生成基于采样控制理论，通过对输入信号进行采样，并根据采样结果生成相 应的PWM信号。
电流模式控制PWM调制是通过检测输出电流的占空比来实现对输出电流的控制。
电流模式控制PWM调制具有电流响应速度快、控制精度高等优点，因此在许多应用 中得到广泛应用。
电流模式控制PWM调制的主要缺点是可能会产生较大的输出电流纹波。
电压和电流模式比较
电压模式控制PWM调制和电流模式控制PWM调制各有优缺点，具体选择哪种方式要根据 实际应用需求来决定。
PWM调制技术在能源转换、电机控制、通 信等领域具有广泛的应用前景，随着技术 的不断成熟，其应用领域将进一步拓展。
经济价值
社会效益
PWM调制技术的推广应用将带来显著的经 济效益，有助于推动相关产业的发展和经 济增长。
PWM调制技术的节能减排效果明显，对于 应对全球气候变化、推动可持续发展具有 重要意义。
04 PWM调制在脉冲电路中 的优势与挑战
PWM调制在脉冲电路中的优势
高效能
PWM调制能够有效地控 制脉冲宽度，从而提高 脉冲电路的能量效率。
灵活性高
PWM调制允许在单个脉 冲中实现多个级别的电 压或电流，从而提供更
大的灵活性。
易于实现
PWM调制可以通过简单 的数字或模拟电路实现， 降低了设计和实现的复
线性度
PWM信号的线性度取决于采样电 路和PWM生成电路的设计，高质 量的PWM信号应具有良好的线性
脉冲宽度
指高电平持续的时间，通常用占空比表示，即脉冲宽度与周期的比 值。
PWM调制的基本原理
通过改变脉冲宽度来等效改变输出电压或电流的大小。
PWM信号的生成原理
采样控制理论
PWM信号的生成基于采样控制理论，通过对输入信号进行采样，并根据采样结果生成相 应的PWM信号。
电流模式控制PWM调制是通过检测输出电流的占空比来实现对输出电流的控制。
电流模式控制PWM调制具有电流响应速度快、控制精度高等优点，因此在许多应用 中得到广泛应用。
电流模式控制PWM调制的主要缺点是可能会产生较大的输出电流纹波。
电压和电流模式比较
电压模式控制PWM调制和电流模式控制PWM调制各有优缺点，具体选择哪种方式要根据 实际应用需求来决定。
PWM调制技术在能源转换、电机控制、通 信等领域具有广泛的应用前景，随着技术 的不断成熟，其应用领域将进一步拓展。
经济价值
社会效益
PWM调制技术的推广应用将带来显著的经 济效益，有助于推动相关产业的发展和经 济增长。
PWM调制技术的节能减排效果明显，对于 应对全球气候变化、推动可持续发展具有 重要意义。
04 PWM调制在脉冲电路中 的优势与挑战
PWM调制在脉冲电路中的优势
高效能
PWM调制能够有效地控 制脉冲宽度，从而提高 脉冲电路的能量效率。
灵活性高
PWM调制允许在单个脉 冲中实现多个级别的电 压或电流，从而提供更
大的灵活性。
易于实现
PWM调制可以通过简单 的数字或模拟电路实现， 降低了设计和实现的复
线性度
PWM信号的线性度取决于采样电 路和PWM生成电路的设计，高质 量的PWM信号应具有良好的线性
脉宽调制(PWM)技术-教案
桥臂电压和输出电压的联系
采用投影方式建立联系； 开关状态(00)，(11)形成的两个桥臂电压 ——对应一个输出电压(0V)。
这一投影具有唯一性
3.5 SVPWM的原理及实现
投影关系
V0是零序电压
Vab 1 1 Vag V 1 1 V bg 0
u
uc
ur
O
wt
uo uof
uo Ud O
wt
表示uo的基波分量
-Ud
3.3 SPWM的调制方法
双极性SPWM的调制方法 ——单相桥逆变
特点：
在ur的半个周期内，三角波载波有正 有负，所得PWM波也有正有负，其幅 值只有±Ud两种电平。 当ur >uc时，V1和V4导通，V2和V3关断 ——io>0时，V1和V4工作，uo=Ud ； ——io<0时，VD1和VD4工作，uo=Ud 。 当ur >uc时，V2和V3导通，V1和V4关断 ——io<0时，V2和V3工作，uo=-Ud ； ——io>0时，VD2和VD3工作，uo=-Ud 。
t
urU
urV
uc
urW
t
urU>uc时，V1通，V4断，uUN’=Ud/2； uUN’ urU<uc时，V4通，V1断，uUN’=-Ud/2； 0 uUN’、uVN’和uWN’的波形只有±Ud/2电平。 u VN’
线电压分析：
uUV波形由uUN’-uVN’得出 —当1和6通时，uUV=Ud； —当3和4通时，uUV=－Ud； —当1和3或4和6通时，uUV=0。 线电压PWM波由±Ud和0三种电平构成。
可 得 a1 、 a2 和 a3 。
电力电子第6章 脉宽调(PWM)技术
同一相上下两臂的驱动信号互 补，为防止上下臂直通而造成 短路，留一小段上下臂都施加 关断信号的死区时间。
O
u UN'
Ud
2
O
?
Ud 2
u VN'
Ud
2O
?
Ud 2
u WN'
Ud
2
O
u UV Ud
O -Ud u UN
O
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?t
2Ud
Ud
3
3
?t
图6-8 三相桥式PWM逆变电路波形
死区时间的长短主要由开关器 件的关断时间决定。
工作时V1和V2通断互补， V3和V4通断也互补。
以uo正半周为例，V1通， V2断，V3和V4交替通断。
负载电流比电压滞后，在 电压正半周，电流有一段 区间为正，一段区间为负。
负载电流为正的区间，V1 和V4导通时，uo等于Ud 。
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
6-14
6.2.1 计算法和调制法
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
6-15
6.2.1 计算法和调制法
3）单极性PWM控制方式（单相桥逆变）
在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
ur正半周，V1保持通，
V2保持断。
u
uc ur
当 ur>uc 时 使 V4 通 ，
V3断，uo=Ud 。
O
wt
当 ur<uc 时 使 V4 断 ，
V3通，uo=0 。
uo
uof uo
Ud
O
wt
-Ud
图6-6 双极性PWM控制方式波形
6-17
u
uc
ur6.2.1
O
u UN'
Ud
2
O
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Ud 2
u VN'
Ud
2O
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Ud 2
u WN'
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2
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u UV Ud
O -Ud u UN
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3
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图6-8 三相桥式PWM逆变电路波形
死区时间的长短主要由开关器 件的关断时间决定。
工作时V1和V2通断互补， V3和V4通断也互补。
以uo正半周为例，V1通， V2断，V3和V4交替通断。
负载电流比电压滞后，在 电压正半周，电流有一段 区间为正，一段区间为负。
负载电流为正的区间，V1 和V4导通时，uo等于Ud 。
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
6-14
6.2.1 计算法和调制法
图6－4 单相桥式PWM逆变电路
6-15
6.2.1 计算法和调制法
3）单极性PWM控制方式（单相桥逆变）
在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
ur正半周，V1保持通，
V2保持断。
u
uc ur
当 ur>uc 时 使 V4 通 ，
V3断，uo=Ud 。
O
wt
当 ur<uc 时 使 V4 断 ，
V3通，uo=0 。
uo
uof uo
Ud
O
wt
-Ud
图6-6 双极性PWM控制方式波形
6-17
u
uc
ur6.2.1
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u
ur
uc
O
uo Ud
O -U d
wt
u of
uo
双极性PWM控制方式波形
wt
6.2.1 计算法和调制法
4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）
Uc--三相的PWM控制公用三角波载波 urU、urV、urW--三相的调制信号
以Uuu相rrUU为><开uu在例cc关时时分输,,时通通析出刻VV控14电,,可制关关压规控VV41半律,,，uu：UU周NN可’’期==消U-d内/去2，k－器1件个u 通频、率断的三各特u相krU定次桥谐式，P波有WM。uk型rV个逆变uc电路urW
半
V3关时,V2 VD4 或V4 VD2续流,uo=0
uo Ud
wt
uo
uo的基波分量
在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断
ur正半周，V1保持通，V2保持断。 当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud 。 当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0 。
ur负半周，请同学们自己分析。
O
wt
-Ud
单极性PWM控制方式波形
如直流斩波电路、斩控式调压电路和矩阵式变频电路已涉及到PWM控制。
全控型器件的发展使得实现PWM控制变得十分容易。 应用十分广泛，在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。 PWM控制技术在逆变电路中得到成功应用，现在使用的各种逆变电路都 采用了PWM技术，本章和第5章（逆变电路）相结合，才能使我们对逆变 电路有完整地认识。
Ud
O
wt
-U d
正弦波还可等效为下图中的PWM波，在实际应用中更为广泛。
Ud
等幅PWM波
O
wt
第六章 脉宽调(PWM)技术 电力电子技术ppt
20
2.调制法
u uc H
O
uo D
O
希望输出的波形作调制信号，把接受调制的 信号作为载波，通过调制得到所期望的 ur PWM波
通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波
t
等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和 高度成线性关系且左右对称
19
2.调制法
把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的 信号作为载波，通过信号波得调制得到所期望的 PWM波形
等腰三角波 或锯齿波
等腰三角波上任一点的水平宽 度和高度成线性关系，且左右 对称，当它与任何一个平缓变 化的调制信号波相交时，如在 交点时刻对电路中开关器件的 通断进行控制，就可得到宽度 正比于信号波幅值的脉冲
5
6.1 PWM控制的基本思想
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)
O
tO
tO
tO
t
a)矩形脉冲
b)三角形脉冲 c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数
17
6.2 PWM逆变电路及其控制方法
一. 计算法和调制法 二. 异步调制和同步调制 三. 规则采样法 四. PWM逆变电路得谐波分析 五. 提高直流电压利用和减少开关次数 六. PWM逆变电路的多重化
18
一. 计算法和调制法
1.计算法
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。 本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位 变化时，结果都要变化。
2.调制法
u uc H
O
uo D
O
希望输出的波形作调制信号，把接受调制的 信号作为载波，通过调制得到所期望的 ur PWM波
通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波
t
等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和 高度成线性关系且左右对称
19
2.调制法
把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的 信号作为载波，通过信号波得调制得到所期望的 PWM波形
等腰三角波 或锯齿波
等腰三角波上任一点的水平宽 度和高度成线性关系，且左右 对称，当它与任何一个平缓变 化的调制信号波相交时，如在 交点时刻对电路中开关器件的 通断进行控制，就可得到宽度 正比于信号波幅值的脉冲
5
6.1 PWM控制的基本思想
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)
O
tO
tO
tO
t
a)矩形脉冲
b)三角形脉冲 c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数
17
6.2 PWM逆变电路及其控制方法
一. 计算法和调制法 二. 异步调制和同步调制 三. 规则采样法 四. PWM逆变电路得谐波分析 五. 提高直流电压利用和减少开关次数 六. PWM逆变电路的多重化
18
一. 计算法和调制法
1.计算法
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。 本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位 变化时，结果都要变化。
PWM控制技术介绍讲座-49页PPT精品文档
a1
2Ud
(12cos1
2cos2
2cos3)
a5
2Ud
5
(12c
os51
2cos52
2cos53)
0
a7
2Ud
7
(12c
os71
2cos72
2cos73)
0
回目录
PWM控制技术的实现
特定谐波消除PWM（SHEPWM）的实现
u r1
ur uc
u
O
t
回目录
图 6-18
PWM控制技术的实现
SPWM的改进
u 1
O
改进2：加入电压为
-1 uP
O
-0.5
u p mu irU n ,u r1( V ,u r 1W ) 1 1
u 1
的直流分量降低开关频率
O
-1 uUN'
Ud 2
O
Ud 2
uVN'
O uWN'
O
uUV Ud
PWM调制技术介绍
吴学智
2019年6月26日
目录 PWM控制技术的基本原理 PWM控制技术的实现方式 PWM控制技术的应用实例 总结
回目录
PWM控制技术的基本原理
PWM控制——脉冲宽度调制技术
1、目的：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效 地获得所需要波形（含形状和幅值），实现波形重组
2、应用场合：逆变电路、脉冲整流、矩阵变换器、直 流斩波、斩控式交流调压
+ fT* -
fT
ferr
f/V
Udc
+ i*
ierr
S
u, i
脉宽调制型(pwm)功率放大器课件
不断尝试
在调试和优化过程中，应不断尝试不同的方法和参数， 以找到最佳的配置。
常见问题与解决方案
波形失真
输出波形可能出现谐波失真或非线性失真。
稳定性问题
放大器可能出现不稳定或振荡现象。
常见问题与解决方案
• 效率不高：在某些情况下，放大 器的效率可能较低，导致热量积 累。
常见问题与解决方案
01
解决方案
数字控制技术
将数字信号处理和控制算法应用于PWM功率放大器，提高其性能 和稳定性。
应用领域拓展与市场前景
5G通信
随着5G通信技术的普及，PWM功率放大器在基站和终端设备中的 应用将进一步增加。
电动汽车与充电设施
电动汽车市场的快速发展将带动PWM功率放大器在车载充电机和 充电设施中的应用。
工业自动化
智能化与自动化
未来PWM功率放大器将更加智能化和自动化，具备自适 应调节、远程控制和故障诊断等功能。
安全与可靠性
随着应用领域的拓展，PWM功率放大器的安全性和可靠 性问题将更加突出，需要加强相关研究和测试。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
效率与失真度分析
总结词
效率与失真度是评价PWM功率放大器性能的重要参 数，它们分别反映了功率放大器的能量利用效率和信 号质量。
详细描述
效率是指功率放大器输出功率与输入功率的比值，反 映了能量利用的效率。高效率的PWM功率放大器能 够减少能源浪费和散热问题，提高整体性能。失真度 是指输出信号与输入信号在波形上的差异程度，包括 谐波失真和交叉调制失真等。失真度越低，信号质量 越好，能够更好地还原原始信号的特征。在PWM功 率放大器的设计中，需要综合考虑效率与失真度的要 求，通过优化调制波的参数和选择合适的电路拓扑结 构来实现最佳的性能表现。
在调试和优化过程中，应不断尝试不同的方法和参数， 以找到最佳的配置。
常见问题与解决方案
波形失真
输出波形可能出现谐波失真或非线性失真。
稳定性问题
放大器可能出现不稳定或振荡现象。
常见问题与解决方案
• 效率不高：在某些情况下，放大 器的效率可能较低，导致热量积 累。
常见问题与解决方案
01
解决方案
数字控制技术
将数字信号处理和控制算法应用于PWM功率放大器，提高其性能 和稳定性。
应用领域拓展与市场前景
5G通信
随着5G通信技术的普及，PWM功率放大器在基站和终端设备中的 应用将进一步增加。
电动汽车与充电设施
电动汽车市场的快速发展将带动PWM功率放大器在车载充电机和 充电设施中的应用。
工业自动化
智能化与自动化
未来PWM功率放大器将更加智能化和自动化，具备自适 应调节、远程控制和故障诊断等功能。
安全与可靠性
随着应用领域的拓展，PWM功率放大器的安全性和可靠 性问题将更加突出，需要加强相关研究和测试。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
效率与失真度分析
总结词
效率与失真度是评价PWM功率放大器性能的重要参 数，它们分别反映了功率放大器的能量利用效率和信 号质量。
详细描述
效率是指功率放大器输出功率与输入功率的比值，反 映了能量利用的效率。高效率的PWM功率放大器能 够减少能源浪费和散热问题，提高整体性能。失真度 是指输出信号与输入信号在波形上的差异程度，包括 谐波失真和交叉调制失真等。失真度越低，信号质量 越好，能够更好地还原原始信号的特征。在PWM功 率放大器的设计中，需要综合考虑效率与失真度的要 求，通过优化调制波的参数和选择合适的电路拓扑结 构来实现最佳的性能表现。
第3章 脉宽调制(PWM)技术-教案
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SPWM波形。
注： 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。
3.3 SPWM的调制方法
双极性调制和单极性调制的比较
u O uo Ud O -Ud uo uc ur
现代电力电子及变流技术
第三章 脉宽调制(PWM)技术
第三章 脉宽调制(PWM)技术
引言
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 PWM的基本原理 SPWM的调制原理 SPWM的调制方法 SPWM的实现 SVPWM的原理及实现
本章小结
引言
PWM (Pulse Width Modulation)指脉宽调制技术： ——通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的
SPWM的调制
单极性SPWM
— 对于正弦波的负半周， 采取同样的方法，得到 PWM波形。
Ud O
wt
-Ud
双极性SPWM
— 根据面积等效原理，正 弦波还可等效为右图中 的 PWM 波 ， 而 且 这 种 方式在实际应用中更为 广泛。
Ud O
- Ud
wt
3.2 SPWM的调制原理
SPWM生成的基本思想
波形（含形状和幅值)。
说明：
PWM 的 思 想 源 于 通 信 技 术 ， 全 控 型 器 件 的 发 展 促 进 了 PWM技术的应用和完善；
PWM技术在逆变电路中的成功应用确定了它在电力电子技 术中的重要地位；
PWM技术以其对波形调制的灵活性和通用型，在电力电子 领域得到了广泛的应用，成为电力变换器控制的基础。
注： 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。
3.3 SPWM的调制方法
双极性调制和单极性调制的比较
u O uo Ud O -Ud uo uc ur
现代电力电子及变流技术
第三章 脉宽调制(PWM)技术
第三章 脉宽调制(PWM)技术
引言
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 PWM的基本原理 SPWM的调制原理 SPWM的调制方法 SPWM的实现 SVPWM的原理及实现
本章小结
引言
PWM (Pulse Width Modulation)指脉宽调制技术： ——通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的
SPWM的调制
单极性SPWM
— 对于正弦波的负半周， 采取同样的方法，得到 PWM波形。
Ud O
wt
-Ud
双极性SPWM
— 根据面积等效原理，正 弦波还可等效为右图中 的 PWM 波 ， 而 且 这 种 方式在实际应用中更为 广泛。
Ud O
- Ud
wt
3.2 SPWM的调制原理
SPWM生成的基本思想
波形（含形状和幅值)。
说明：
PWM 的 思 想 源 于 通 信 技 术 ， 全 控 型 器 件 的 发 展 促 进 了 PWM技术的应用和完善；
PWM技术在逆变电路中的成功应用确定了它在电力电子技 术中的重要地位；
PWM技术以其对波形调制的灵活性和通用型，在电力电子 领域得到了广泛的应用，成为电力变换器控制的基础。
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u(wt) ansinnwt n1,3,5,
式中：
an
p4
p
2u(wt)sinwtdwt
0
11
3.2 SPWM的调制原理
特定谐波消去法
uo Ud
——波形计算
O a1
a2 a3
能独立控制a1、a 2和a 3共3个时刻,
该波形的an为
-Ud
an
4
p
U a1 d 02
sinnwtdwt
a2 (Ud
O
wt
➢ ur负半周，V1保持断，V2保持通
——当ur>uc时，使V4通，V3断，uo=0； ——当ur<uc时，使V4断，V3通，uo=-Ud。
uo Ud
uo uof
O
wt
表示uo的基波分量 -Ud
15
3.3 SPWM的调制方法
双极性SPWM的调制方法 ——单相桥逆变
特点：
在ur的半个周期内，三角波载波有正 有负，所得PWM波也有正有负，其幅 值只有±Ud两种电平。
现代电力电子及变流技术
第三章 脉宽调制(PWM)技术
1
第三章 脉宽调制(PWM)技术
引言
3.1 PWM的基本原理 3.2 SPWM的调制原理 3.3 SPWM的调制方法 3.4 SPWM的实现 3.5 SVPWM的原理及实现
本章小结
2
引言
PWM (Pulse Width Modulation)指脉宽调制技术： ——通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的
o
s7a1
2c
o
s7a2
2c
o
s7a3)
0
可 得 a1 、 a2 和 a3 。
13
3.2 SPWM的调制原理
特定谐波消去法——小结
➢ 一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考虑到 PWM波四分之一周期对称，k个开关时刻可控，除用一个
自由度控制基波幅值外，可消去k－1个频率的特定谐波。
➢ k的取值越大，消去的特定谐波越多，波形越理想，但开 关时刻的计算越复杂。
PWM波可等效的各种波形
➢ 直流斩波电路
直流波形
➢ SPWM波
正弦波形
➢ 等效成其他所需波形，如:
20V
0V -20V
0s
5ms
10ms
15ms
20ms
25ms
30ms
所需波形 等效的PWM波
8
3.2 SPWM的调制原理
SPWM生成的基本思想
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SPWM波形。
还需要两个独立方程
在三相对称电路中，相电压所含的 3次谐波相互抵消。可设计消去5次 和7次谐波，则
将两种特定频率谐波的幅值设 计为0，形成两个独立方程
a1
2Ud
p
(12co
as 1
2coas 2
2c
oas 3)
a5
2Ud
5p
(12c
o
s5a1
2cos5a2
2c
o
s5a3)
0
a7
2Ud
7p
(12c
ω> t
6
3.1 PWM的基本原理
SPWM的调制
单极性SPWM
Ud
—对于正弦波的负半周，
采取同样的方法，得到
O
PWM波形。
-Ud
双极性SPWM
—根据面积等效原理，正
Ud
弦波还可等效为右图中
的 PWM 波 ， 而 且 这 种
O
方式在实际应用中更为
- Ud
广泛。
wt
wt
7
3.1 PWM的基本原理
小结
方法
uo Ud
O a1
a2 a3
p
-Ud
2p
wt
10
3.2 SPWM的调制原理
特定谐波消去法——波形计算
➢ 首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期对称，即
u(wt)u(wtp)
➢ 其次，为消除谐波中余弦项，应使波形在正半周期内前后1/4周 期以π/2为轴线对称
u(wt)u(pwt)
➢ 同时满足上两式的波形，用傅里叶级数表示为
注： 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。
9
3.2 SPWM的调制原理
SPWM生成的计算方法——特定谐波消去法
波形设计：
一种
➢ 输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和 π），共6个开关时刻可控。
较有 代表 性的
➢ 为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。
O
——io>0时，VD2和VD3工作，uo=-Ud 。
a1
2
sinnwt)dwt
U a3 d a2 2
sinnwtdwt
p
2
a3
(Ud 2
sinnwt)dwt
2Ud
np
(12cosna1
2cosna2
2cosna3)
式中n=1,3,5,…
p
2p
wt
低次谐波幅值大
12
3.2 SPWM的调制原理
特定谐波消去法——波形计算
a1 ? 待求解的量？
正弦波幅值 a1、a2和a3
波形（含形状和幅值)。
说明：
➢ PWM 的 思 想 源 于 通 信 技 术 ， 全 控 型 器 件 的 发 展 促 进 了 PWM技术的应用和完善；
➢ PWM技术在逆变电路中的成功应用确定了它在电力电子技 术中的重要地位；
➢ PWM技术以其对波形调制的灵活性和通用型，在电力电子 领域得到了广泛的应用，成为电力变换器控制的基础。
在ur和uc的 交点时刻 控 制 IGBT 的通断
u
➢ 当ur >uc时，V1和V4导通，V2和V3关断
O
——io>0时，V1和V4工作，uo=Ud ；
——io<0时，VD1和VD4工作，uo=Ud 。
uo
➢ 当ur >uc时，V2和V3导通，V1和V4关断
Ud
——io<0时，V2和V3工作，uo=-Ud ；
3
3.1 PWM的基本原理
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)
O
tO
tO
tO
t
a)矩形脉冲
b)三角形脉冲 c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 4
3.1 PWM的基本原理
PWM的调制思想
u固定幅值ຫໍສະໝຸດ 使波形调制方案更具可实现性
O
ω>t
u
SPWM波 u
O
ω>t
O
ω> t 5
3.1 PWM的基本原理
PWM的调制原理
uu
OO
ω ω>>tt
u
SPWM波 u
O
ω>t
O
按同一比例改变 各脉冲宽度 在脉冲周期不变 的条件下， 改变脉冲个数
有没有更好的产生SPWM的方法？ 这种方法能够取很大的k值又无需复
杂的计算
14
3.3 SPWM的调制方法
单极性SPWM的调制方法 ——单相桥逆变
在 ur 和 uc 交点时刻
控 制 IGBT
的通断
➢ ur正半周，V1保持通，V2保持断
u
uc ur
——当ur>uc时，使V4通，V3断，uo=Ud ；
——当ur<uc时，使V4断，V3通，uo=0 。