电力电子技术模块五——项目

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1．单相桥式PWM变频电路工作原理
（1）单极性PWM控制方式工作原理
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U
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-U d
（2）双极性PWM控制方式工作原理
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U d
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-U d
2．三相桥式PWM变频电路的工作原理
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O
u UN' U d
2
O
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u VN' Ud
2）接入DJK06给定及实验器件和DJK02上的100mH电感串联 组成的电阻电感性负载，然后将主电路接通由DJK09提供的 直流电源(通过调节交流侧的自藕调压器，使输出直流电压保 持为200V)，由小到大调节正弦调制波信号Ur的频率观测负载 电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）于表5-6中。 (2)带电机负载（选做）。 主电路输出接DJ21-1电阻启动式单相交流异步电动机，启动 前必须先将正弦调制波信号Ur的频率调至最小，然后将主电 路接通由DJK09提供的直流电源，并由小到大调节交流侧的 自藕调压器输出的电压，观察电机的转速变化，并逐步由小 到大调节正弦调制波信号Ur的频率，用示波器观察负载电压 的波形，并用转速表测量电机的转速的变化，并记录于表5-7 中。
74HC08:A 74HC08:B
74HC04:A 74HC04:B
2 +
3-
7
Um
4528
STOP
LM311
+5V
PWM-
14
RC
Q
10
74HC08:C 74HC08:D
15
C
12 11
A B
PWM-
&
Q
9
&
SPWM2
+5 13
C LR
COM
4528
2．单相正弦波脉宽调制SPWM逆变控制电路调试 主电路不接直流电源，打开控制电源开关，并将DJK14挂箱 左侧的钮子开关拨到“测试”位置。 （1）观察正弦调制波信号Ur的波形，测试其频率可调范围， 记录于表5-4中； （2）观察三角载波Uc的波形，测试其频率，记录于表5-4中； （3）改变正弦调制波信号Ur的频率，再测量三角载波Uc的频 率，判断是同步调制还是异步调制，结果记录于表5-4中； （4）比较“PWM+”，“PWM-” 和“SPWM1”，“SPWM2” 的区别，仔细观测同一相上下两管驱动信号之间的死区延迟 时间。
2
O
U
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2
u WN'
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2
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u UV U d
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-U d
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u rU
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2U d 3
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U d 3 ?t
（二）PWM变频电路的调制控制方式
在PWM变频电路中，载波频率fc与调制信号频率fr之比称 为载波比，即N=fc/fr。根据载波和调制信号波是否同步， PWM逆变电路有异步调制和同步调制两种控制方式
形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
具体的实例说明“面积等效原理”
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。
如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
u
SPWM波 u
O
ω>t
O
ω> t
u
O
ω>t
SPWM波
u
u
O
ω>t
O
ω> t
u
O
1．异步调制控制方式
当载波比N不是3的整数倍时，载波与调制信号波就存在不同 步的调制，就是异步调制三相PWM，如fc＝10fr，载波比 N=10，不是3的整数倍。在异步调制控制方式中，通常fc固 定不变，逆变输出电压频率的调节是通过改变fr的大小来实 现的，所以载波比N也随时跟着变化，就难以同步。
2．同步调制控制方式
（2）带电阻及电阻电感性负载 将DJK14挂箱面板左侧的钮子开关拨到“运行”位置， 将正弦调制波信号Ur的频率调到最小，选择负载种类： 1）将输出接灯泡负载，然后将主电路接通由控制屏左下 侧的直流电源(通过调节单相交流自藕调压器，使整流后 输出直流电压保持为200V)接入主电路，由小到大调节正 弦调制波信号Ur的频率，观测负载电压的波形，记录其 波形参数（幅值、频率）于表5-5中。
（2）驱动电路
（3）过电流保护电路
（4）控制电路
1 7 8
SA D J TR I W FM B IA S FM SW
3
10
TIM C A P SIN W
2
11
SQU W VCC
DADJ V O R GND
9 6 4
12
SA D J
DADJ
5
-5 +5
8038
1 7 8
SA D J TR I W FM B IA S FM SW
在三相逆变电路中当载波比N为3的整数倍时，载波与
调制信号波能同步调制。
u
u rU
uc urV
urW
O
t
u UN'
Ud
2
O
-
Ud 2
t
u VN'
O
t
u WN'
O
t
同步调制三相PWM波形
三、项目实施 （一）单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路
1．认识单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路 单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路路由主电路、驱动 电路和控制电路三部分组成。 （1）主电路
3．单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路调试 (1)观察SPWM波形 为了便于观察SPWM波，面板上设置了“测试”和“运行” 选择开关，在“测试”状态下，三角载波Uc的频率为180Hz 左右,此时可较清楚地观察到异步调制的SPWM波，通过示 波器可比较清晰地观测SPWM波，但在此状态下不能带载运 行，因载波比N太低，不利于设备的正常运行。在“运行” 状态下，三角载波Uc频率为10kHz左右, 因波形的宽窄快速 变化致使无法用普通示波器观察到SPWM波形，通过带储存 的数字示波器的存储功能也可较清晰地观测SPWM波形。 将DJK14挂箱面板左侧的钮子开关拨到“测试”位置，用示 波器观察测试点波形。
项目十一 变频器逆变电路
【学习目标】 ·熟悉PWM控制的基本原理。 ·掌握脉宽调制（PWM）型逆变电路工作原理。 ·了解脉宽调制（PWM）型逆变电路的控制方式。 ·在小组合作实施项目过程中培养与人合作的精神。 一、项目分析 PWM控制技术是变频技术的核心技术之一，1964年首先把这项 技术应用到交流传动中，上世纪80年代，随着全控型电力电子 器件、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法 的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，为交流传动的推广 应用开辟了新的局面。那么，什么是PWM技术？PWM控制的基 本原理是什么？PWM逆变电路的工作原理是怎样？PWM逆变电 路采用什么样的控制方式？下面来介绍相关知识
3
10
TIM C A P SIN W
2
-1 5
11
SQU W VCC
DADJ V O R GND
9 6 4
12
SA D J
DADJ
5
8038
-5
8
7
+5
3 6
2
-5 +5
5
1
4
+5 3 2
-5 +5
4
7
1
8
5
Ur
Uc
6
+5V
2
RC
Q
6
1
C
PWM+
+5V
PWM4+
5
A B
Q
7
&
&
SPWM1
+5
3
C LR
二、相关知识 （一）PWM控制的基本原理
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
效果基本相同
f (t)
f (t)
窄脉冲的面积
环节的输出响应波形基本相同
f 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