电力电子变频器及PWM控制原理
变频器PWM技术
变频器PWM技术在现代工业领域，变频器已成为不可或缺的设备，广泛应用于电机控制、能源管理等方面。
而在变频器中，PWM（Pulse Width Modulation）技术被广泛采用，为电机提供高效的控制和调节。
一、PWM技术的基本原理PWM技术是通过控制电源的开关时间来控制输出电平的技术。
其基本原理是将一个周期性的脉冲信号，通过调整脉冲的占空比来控制输出电压的大小。
通过PWM技术可以有效地控制电机的转速、电压和电流，实现精确的电机控制。
二、PWM技术的优势1. 精确控制：PWM技术可以通过调整脉冲的占空比来控制输出电压的大小，从而精确控制电机的转速和输出功率。
2. 高效能耗：PWM技术能够实现电能调节，通过快速切换电源的开关状态，在减小功耗的同时提高电源利用率。
3. 噪声低：PWM技术可以通过合理的调整频率和脉冲宽度来减小电机工作时的噪声，并提高整个系统的运行稳定性。
4. 可靠性强：通过PWM技术，可以将输入电源的频率和电压转换为适合电机工作的频率和电压，提高整个系统的可靠性和稳定性。
三、PWM技术的应用场景1. 变频驱动：PWM技术被广泛应用于电机变频驱动系统，如空调、洗衣机、风扇等家电产品。
通过PWM技术可以实现电机转速调节和能量管理，提高产品效率和性能。
2. 能源管理：PWM技术可以应用于太阳能发电、风能发电等能源管理系统中。
通过PWM技术可以实现对电能的有效调节和利用，提高能源利用率和系统的稳定性。
3. 电力电子：PWM技术在电力电子领域也有广泛的应用，如电力变换器、逆变器和交流传动等。
通过PWM技术可以实现对电能的高效转换和控制，提高电力系统的稳定性和运行效率。
四、PWM技术的未来发展随着科学技术的不断进步，PWM技术也在不断创新和发展。
未来，PWM技术有望在以下方面取得更多的突破：1. 高频调制：通过提高PWM技术的调制频率，可实现更高精度的电气调节和响应速度。
2. 多级逆变器：多级PWM逆变器可以实现对电能质量更精细的调控，并提高系统的可靠性和效率。
SPWM专用硬件IC(GOOD)
够快速封锁输出的外部引脚；能防止上下桥臂直通的可
编程死区功能；1个增量式光电位置编码器接口。
（ 2 ）采用了高性能静态 CMOS 技术，使供电电压降为
3.3V ，减少了控制器功耗； 40MIPS 的执行速度使得指令
周期缩短到25ns，提高了控制器的实时控制能力。 （3）片内有32K字的Flash程序存储器，2.5K字的数据/程
第二章 电力电子变频器及 PWM控制原理
山东大学
2.5 三相SPWM专用集成电路
SPWM专用集成电路芯片用一片集成 电路加上少量的外围器件生成SPWM 波形，大大简化了电路和设计成本。 SA4828 SM2001
一、SA4828及其应用
（1）载波频率设定（CFS）： 设定字由
CFS0~CFS2三位组成。载波频率给出如下：
f CARR
f CLK 512 2
n 1
（2-29）
由上式求出n值，n值的二进制数即为载波 频率设定字。
初始化寄存器的设置
（2）调制波频率范围（FRS） 调制波频率范围设定字由FRS0~FRS2三位组 成。计算如下：
（5）波形选择字。 SA4828内部有三种可选的调制 波形。波形选择字由WS0、WS1 两位组成，可以通过表2-12来进 行选择。
f(t) A
正弦波
0°
180°
360°
f(t) A
增强型
240° 300° 360° 0° 60° 120° 180°
WS1 0
0 1 1
2.6.1 80C196MC单片机生成SPWM波形
三相SPWM波形是由U、V、W三个单相SPWM 波形发生器生成。
abb变频器原理
abb变频器原理
ABB变频器是一种电力电子设备，用于控制和改变交流电源
频率。
它的工作原理基于PWM（脉宽调制）技术和电子器件
的开关特性。
首先，ABB变频器通过整流器将交流电源转换为直流电源。
接下来，直流电源经过滤波器进行平滑处理，以降低电路中的高频噪声。
然后，控制器对直流电压进行调整，并通过逆变器将直流电压转换为调制好的交流电压。
在逆变器的控制下，电流通过半导体开关进行开和关的操作，从而改变输出电压的频率和幅值。
这个过程是通过快速开关电路来实现的，其中包括晶闸管、MOSFET或IGBT等电子器件。
这些器件通过调整开关频率和持续时间来模拟所需的输出电压波形。
同时，ABB变频器的控制器监测反馈信号，例如电流、电压
和频率等，以实时调整开关操作。
控制器使用PWM技术，根
据输入信号的幅值和频率来生成控制信号，进而控制开关器件的工作。
通过不断调整开关的状态，ABB变频器可以实现对输出电压
频率的精确控制。
这种频率调节能力使得ABB变频器在各种
应用中广泛使用，例如电机控制、电力调节和能源管理等领域。
总结起来，ABB变频器的工作原理是通过PWM技术和电子
开关器件来控制交流电源频率，从而实现对电机和其他电力设
备的精确控制。
它是一种高效、可靠的电力电子设备，为各种工业领域的能源管理提供了重要的支持。
PWM整流器是什么？及PWM整流器控制原理
PWM整流器是什么？及PWM整流器控制原理电子元器件是推动国民经济发展的重要因素之一，然而在这个电子科技技术日新月异的时代，消费者对电子类的产品需求更是呈现出的多元化发展趋势，同时产品对电子元器件的性能有了更高的要求。
而作为被广泛应用的PWM整流器也不例外。
那么什么是PWM整流器？及PWM整流器控制原理是什么？华强北IC代购网为你一一解答。
PWM整流器是什么随着功率半导体开关器件技术的进步，电力电子变流装置得到飞速的发展，从而衍生出了以脉宽调制（PWM）为基础的各类变流装置，例如变频器、逆变电源、高频开关电源等。
经过几十年的研究与发展，PWM整流器技术已日趋成熟。
根据其能量是否可双向流动从而派生出可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器；而其拓扑结构从最初的单向、三相电路发展到多相组合以及多电平拓扑电路；在控制开关方面，软开关调制逐渐开始代替单纯的硬开关调制；其功率等级从千瓦级发展到兆瓦级。
PWM整流器基本控制原理PWM整流器的控制目标有两个：一是使直流侧输出电压稳定；二是使交流侧输入功率因数为1或可控。
为了方便大家查阅，华强北IC代购网对PWM整流器基本控制原理归纳出以下几点：1、直接电流控制依据PWM整流器的动态方程，直接电流可对瞬时电流的波形进行高精度的控制，具有很好的动态性能，并且能够有效的防止过载和实现过流保护。
另一方面，直接电流控制对PWM整流器的控制都是采用双向闭环控制，通过直流母线电压的调节得到交流电流的电值，从而达到减小误差和产生调制的作用。
优点：良好的动态性能、高精度、低误差。
2、间接电流控制间接电流控制也成为幅相控制，通过控制整流桥交流侧击波电压的幅度值达到控制输入PWM整流器电流的目的。
与直接电流控制不一样，间接电流控制是通过开环实现对输入电流进行控制。
优点：成本低、结构简单；缺点：较大电流超调、电流震荡剧烈。
3、预测电流控制预测电流控制其本质就是采用模型误差反馈校正，根据PWM整流器实际电流的误差和电路参数等信息，计算出合适的电压矢量。
pwm整流原理
pwm整流原理PWM（脉宽调制）整流原理脉宽调制（PWM）是一种常用的电子控制技术，它通过改变电信号的脉冲宽度来实现电能的调节和控制。
PWM整流技术在电力电子领域有着广泛的应用，特别是在直流电源、变频器、逆变器等电力电子设备中。
PWM整流原理是将交流电信号转换为直流电信号的一种方法。
其基本原理是利用开关管（如晶闸管或功率MOS管）控制电流的导通和截止，通过改变开关管的导通时间比例，来控制输出电压和电流的大小。
PWM整流技术的优点之一是能够实现高效的能量转换。
由于开关管在导通状态下具有较低的电压降，因此能够减少能量的损耗。
而且，通过改变开关管的导通时间比例，可以实现对输出电压和电流的精确控制，提高系统的稳定性和精度。
PWM整流技术的另一个优点是能够实现电能的变换和传递。
在PWM整流系统中，输入的交流电经过整流和滤波处理后，被转换为稳定的直流电。
这种直流电可以进一步用于驱动各种电力电子设备，实现电能的变换和传递。
在PWM整流系统中，脉宽调制信号的频率和占空比是两个重要的参数。
频率决定了开关管的开关速度，而占空比则决定了开关管导通和截止的时间比例。
通过合理选择这两个参数，可以实现输出电压和电流的精确控制。
在实际应用中，PWM整流技术通常需要配合控制器或微处理器来实现。
控制器通过对输入信号进行采样和处理，得到脉宽调制信号的频率和占空比，并控制开关管的导通和截止。
这样，就可以实现对输出电压和电流的精确控制。
需要注意的是，PWM整流技术在实际应用中还存在一些问题和挑战。
例如，开关管的导通和截止会产生较大的电压和电流冲击，需要合理设计电路和采取保护措施。
此外，PWM整流系统的稳定性和可靠性也需要进行充分的测试和验证。
PWM整流技术是一种实现电能调节和控制的重要方法。
通过改变开关管的导通和截止时间比例，可以实现对输出电压和电流的精确控制。
同时，PWM整流技术还具有高效能量转换和电能变换传递的优点。
然而，在实际应用中需要充分考虑电路设计和保护措施，以确保系统的稳定性和可靠性。
svpwm的调制原理及其应用
SVPWM的调制原理及其应用1. 什么是SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）调制法？SVPWM是一种常用于交流电力电子变换器中的调制技术。
它通过控制电压的矢量和宽度，以实现对电机的精确控制。
SVPWM调制法具有高效、精确以及低谐波的优点，被广泛应用于电机驱动和变频器控制系统中。
2. SVPWM的原理SVPWM的原理基于空间矢量图。
在三相交流电系统中，通过控制三个相电压，可以产生一个旋转的磁场。
SVPWM将矢量分解为两个相邻矢量和一个零矢量来表示，通过适当的矢量合成和特定的PWM技术，可以实现电机的精确控制。
SVPWM的基本原理如下：1.将输入的三相电压转换为旋转矢量。
2.计算出所需的电机磁通矢量。
3.将磁通矢量分解为相邻矢量和零矢量。
4.通过调整相邻矢量的宽度，控制电流大小。
5.通过控制PWM波形的频率和占空比，控制电机输出的转速。
3. SVPWM的应用SVPWM调制技术在电机驱动和变频器控制系统中得到了广泛应用。
以下是SVPWM调制法的几个常见应用：3.1 电机驱动SVPWM技术可以精确控制三相电机的转速和转矩。
通过调整矢量合成和PWM 波形，可以实现电机的平稳运行，并且降低失去步的风险。
此外，SVPWM调制法还能够减小电机运行时的噪音和振动。
3.2 变频器控制系统SVPWM调制技术被广泛应用于变频器控制系统中。
变频器可以将输入电源的频率和电压转换为所需的输出，以满足不同的负载需求。
SVPWM调制法能够提供高效、可靠的控制方式，使得变频器能够有效地控制负载。
3.3 电网接口SVPWM技术还可以应用于电网接口中。
电网接口是将分布式能源（如太阳能、风能）与电网进行连接的装置。
SVPWM调制技术可以控制电能的输入和输出，实现电网与分布式能源的平衡，并确保电网的稳定运行。
3.4 可再生能源系统在可再生能源系统中，如风力发电、太阳能发电等，SVPWM调制技术可以有效管理电能的转换和输送。
PWM控制原理
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
一. 计算法和调制法
2.调制法
V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0 负实载际电上流io从为V负D的1和区V间D4，流过V1，和仍V4有仍u导o=通U，d 。io为负，
VV43关和断VDV13续开流通，后u，o=io0从。 u电o平总。可得到Ud和零两种
求得a1、a2和a3 。
O a1
a2 a3
p
2p
wt
-Ud
图6-9 特定谐波消去法的输出PWM波形
一. 计算法和调制法
在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相
消去互两抵种消。特定频率的谐波
可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：
a1
2Ud
p
(12cosa1
2cosa2
2cosa3)
a5
2Ud
5p
(12cos5a1
2cos5a2
2cos5a3)
0
（6－5）
a7
2Ud
7p
(12cos7a1
2cos7a2
2cos7a3)
0
给定a1，解方程可得a1、a2和a3。a1变，a1、a2和a3也相
应改变。
一. 计算法和调制法
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
wt
-Ud
-Ud
图6-5 单极性PWM控制方式波形 图6-5 双极性PWM控制方式波形
对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单 极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断 控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。
pwm控制的工作原理
pwm控制的工作原理
PWM（Pulse Width Modulation）是一种常用的调节输出信号的方法，其工作原理是通过改变脉冲的宽度来控制输出信号的平均功率。
具体而言，PWM的工作原理是将一个固定频率的方波信号周期性地调节脉冲的宽度，使得脉冲宽度与要输出的模拟信号的幅值成比例。
在一个完整的周期内，脉冲的宽度和高电平的时间段（通常为1）之间相对比例，而低电平的时间段则是不断变化的。
通过改变脉冲的宽度，可以使得脉冲的平均值对应不同的模拟信号幅值。
当脉冲的宽度较窄时，脉冲信号的平均值较小，对应较低的模拟信号幅值；当脉冲的宽度较宽时，脉冲信号的平均值较大，对应较高的模拟信号幅值。
PWM控制的工作原理可以通过使用开关元件如晶体管或MOSFET来实现。
当PWM信号的高电平时间段到来时，开关元件导通，输出电压或电流将传递到负载；当PWM信号的低电平时间段到来时，开关元件截断，负载断开，可通过控制频率和脉宽比来控制输出信号的平均功率。
总之，PWM控制通过不断调节脉冲宽度来实现对输出信号的调节，是一种常用的控制方法，广泛应用于电子电路、电机驱动、灯光调光等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
述
随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，变频
调速技术随之取得了日新月异的进步。人们从不同的工业 生产需要出发，从不同的角度研究变频调速的实现技术，
从而产生了多种不同结构和性能的变频调速装置。
电力电子 变频器
交-交变频器 交-直-交变频器
电压源型 电流源型
本章提要
交-交变频器 交-直-交变频器 PWM控制基础 PWM控制技术 三相PWM专用集成电路 单片机和DSP用于PWM信号生成 转速开环的U/f控制变频调速系统 转速闭环转差频率控制的变频调速系统
不过这些设备都是直流调速系统中常用的可逆整流装 置，在技术上和制造工艺上都很成熟，目前国内有些企业 已有可靠的产品。
2.1.2 矩阵式交-交变频器
1. 电路结构
K1
L
a
三相输
入3～
C
K2
控制电源
输入电压 检测变压器
b
c
图2-4 矩阵式交-交变频器的主电路
TA1
A
TA2
B
TA3
C
2.1.2 矩阵式交-交变频器
/2（对应于平均电压 u0 = 0）逐渐减小到 0（对 应于 u0 最大），然后再逐渐增加到 /2（ u0 再变 为0），如下图所示。
输出电压波形
=
2
=0
u0
=
2
A
B
C
0
D
wt
E
F
图2-3 正弦波交-交变压变频器的输出电压波形
uo
O
wt
io
O
wt
1 2
3
4
6
5
图4-20
uI =Udm cosI
1/3~1/2，否则输出波形畸变太大，将影响变频调速系统的 正常工作； （4）由于电路构成的特点，所用晶闸管元件数量较多， 设备庞大。
鉴于以上各方面的特点，交-交变频器特别适用于低 速、大容量的调速系统，如轧钢机、球磨机、水泥回转窑 等。这类机械由交-交变频器供电的低速电机直接拖动， 可以省去庞大笨重的齿轮减速箱，极大地缩小装置的体积， 减少日常维护，提高系统性能。
负 载
u0
-Id +
~ 50Hz
2.1.1 整流器组合式交-交变频器
1. 整半周控制方式 正、反两组按一定周期相互
切换，在负载上就获得交变的 输出电压 u0 ， u0 的幅值决定 于各组可控整流装置的控制角
， u0 的频率决定于正、反两
组整流装置的切换频率。如果 控制角一直不变，则输出平均 电压是方波，如右图 b 所示。
(2-1) (2-2)
式中，Udm 是整流组输出的最高直流电压。
当I组开放时， uA =uI 即 U As miwn t= U dc mo Is
于是
I
=arcc(U oAsmsiw nt)
Udm
实际控制中，一般 由微处理器产生三 相对称的调幅调频 正弦波给定信号， 并通过查表运算找
出对应的角，配
电流 测量
电压 测量
B
I
III V IV
VI
II
A OC
给定 函数 发生器
电压 调节
压频变换
电流 调节
移相 移相脉冲 控制
逻 辑
去 触
环形计数器 选组脉冲
控 制
发 器
图2-2 三相整流器组合式交-交变频器主电路
交-交变频器虽然在结构上只有一个变换环节，省去了中 间直流环节，但所用元件数量更多，设备相当庞大。
第二章 电力电子变频器及 PWM控制原理
控制科学与工程学院 杜春水
概述
对于异步电机的变压变频调速，必须具备能 够同时控制电压幅值和频率的交流电源，而电网 提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置变压变 频器，又称VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）装置。
概
合必要的逻辑电路 进行实时控制。
当IV组开放时，uA =uIV
w 即 U Asm itn = U dc moIV s
3.交-交变频调速的基本特点 （1）功率开关元件在电网电压过零点自然换相，对元件
无特殊要求，可采用普通晶闸管； （2）易于实现电机的四象限运行； （3）交-交变频器最高输出频率一般不超过电网频率的
方波中存在的高次谐波使电动机的低速转矩脉动大、转 动不均匀、损耗及噪声增大。因此，方波型交-交变频器 在异步电动机的调速中应用较少，常用于无换向器电动 机的调速系统及超同步串级调速系统中。
2. 调制控制方式
要获得正弦波输出，就必须在每一组整流装 置导通期间不断改变其控制角。
例如：在正向组导通的半个周期中，使控制角 由
u0
正组通
正组通
反组通
反组通 t
图b 方波型平均输出电压波形
2.1.1 整流器组合式交-交变频器
单相整流器组合式交-交变频器
正组
反组
负
～
载 uL
～
图2-1 交-交变频器反并联连接的一相 电路及输出电压波形 (a)主电路
2.1.1 整流器组合式交-交变频器
三相桥式连接的交-交变频器主电路如图2-2所示。 该主电路由I~VI六组三相桥式整流电路组成，I、III、 V为正组，IV、VI、II为反组。运行中各整流电路应每 隔60，按I、II、III、IV、V、VI、I的顺序轮流导通， 每组工作120。
2.1 交-交变频器
交-交变频器直接把恒压恒频（Constant Voltage Constant Frequency，简称CVCF）的交流电源变换成变压变频
（VVVF）的交流电源，又称为直接变频装置。有时也 称作周波变换器(Cycloconveter）。
CVCF
VVVF
AC
交－交变频
AC
50Hz~
对于三相交-交变频器，B、C两相的期望输
出电压应与A相的正弦输出电压大小相同，相位 上互差120，各整流组的控制角必须按照本相 输出电压的要求运算获得。
设期望的A相输出电压为
uA=UAm siw nt
则该电压应由整流组I与整流组IV切换提供， I组供电电压为
uI =Udm cosI
uIV =U dm coIsV
2.1 交-交变频器
交-Hale Waihona Puke 变频器整流器组合式 矩阵式
常用的交-交变压变频器输出的每一相都是 一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反并 联的可逆线路。也就是说，每一相都相当于 一套直流可逆调速系统的反并联可逆线路。
2.1.1 整流器组合式交-交变频器 基本结构
VF ~ 50Hz
+ Id
-
- VR
2. 安全换流策略 为了保证MC的输入电流和输出电压都是正弦波，对9
组双向开关都实行PWM控制。在矩阵式变频器中功率器 件的安全换流比传统变频器中要困难得多，连接同一相输 出的任意两组双向可控开关之间进行切换时必须满足： （1）换流时确保连接同一输出相的各输入相双向开关不 能同时导通，否则将造成输入两相短路； （2）换流时不能插入死区，以防止感性负载与线路分布 电感由于开路而感应瞬时高电压，威胁功率器件安全，因 此三组开关也不能同时断开。也就是说，既不允许两组开 关同时导通，也不允许有切换死区，所以必须有严格的逻 辑控制。