现代电力电子及变流技术
第四章脉宽调制(PWM)技术
脉宽调制技术：
按同一比例改变
在u
r 和u
c
交点时刻控制IGBT 的通断
u r 和u
c
的
点时刻
制IGBT 的通断
控制公用三角波载波u
c 三相的调制信号
依次
u c u rW
单相逆变器结构特点
电路结构特征：2个桥臂输出电压：ab ag bg V V V =−结构分析：
�
每个桥臂存在2个开关状态—桥臂上开关通(用S a =1描述)；—桥臂下开关通(用S a =0描述)。
�逆变器共有4种开关状态—S a S b ：00，01，10，11。
开关状态与电压的关系
4.5 4.5 SVPWM
SVPWM 的原理及实现结构特点
�
两个桥臂电压V ag 和V bg 分别独立可控——控制存在两个自由度；�由于连接了负载，输出电压V ab 具有唯一性——只有一个自由度。
如何分析两维的桥臂电压和一维
的输出电压之间的联系？
几何分析方法
矢量空间
�
桥臂电压构成两维空间，两个自由度分别
代表两个垂直方向——桥臂电压空间；�输出电压只有一个自由度，构成一维空间 ——输出电压空间。
4.5 4.5 SVPWM
SVPWM 的原理及实现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
投影关系
ag ab bg 01111V V V V −⎡⎤
⎡⎤⎡⎤=⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦V 0是零序电压
*11ag 2
2ab 1
1bg 2
2
0*V V V V ⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥−⎣⎦⎣⎦⎣⎦
逆变器控制方法
V 0*为一定范围的任意数
注：
V 0*取常数（如V i ）时，Vag 和Vbg 的驱动波形
可以设计。
例：
V ab *取0.5V i ， V 0*取V i
V ag 取0.75V i ， V bg 取0.25V i
a 桥臂上管
b 桥臂下管
b 桥臂上管a 桥臂下管4.5 4.5 SVPWM
SVPWM 的原理及实现V 0*取其他值会怎样？ V 0*有没有一个取值原
则？
4.5 4.5 SVPWM
SVPWM 的原理及实现三相逆变器结构特点
结构特征：3个桥臂
电路特征：()ng ag bg cg 3V V V V =++结构分析：
�
每个桥臂存在2个开关状态—桥臂上开关通(用S a =1描述)；—桥臂下开关通(用S a =0描述)。
�逆变器共有8种开关状态，—S a S b ：000，001，010，
011， 100，101，110，111。
结构特点
�
三个桥臂电压V ag 、 V bg 和V cg 分别独立可控——控制存在三个自由度；�由于连接了负载，输出电压V an 、 V bn 和V cn 存在耦合关系——只有两个自由度。
开关状态与桥臂电压的关系
如何分析三维桥臂电压和两维输出电压之间的联系？
几何分析方法
矢量空间
�
桥臂电压构成三维空间，三个自由度分别代表三个垂直方向——桥臂电压空间；
�
输出电压只有两个自由度，构成两维空间——输出电压空间。
4.5 4.5 SVPWM
SVPWM 的原理及实现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(000)，(111)形成的两个桥臂电压——对应一个输出电压矢量点(V an , V bn , V cn )= (0,0,0)。
这一投影具有唯一性
投影关系
4.5 4.5 SVPWM
SVPWM 的原理及实现an ag bn bg cn cg 21111213112V V V V V V ⎡⎤
−−⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=−−⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥−−⎣⎦⎣⎦⎣⎦
()ng ag bg cg 3
V V V V =++根据实际
情况自动调整投影比例
开关状态与输出电压的关系
解耦投影关系
4.5 4.5 SVPWM
SVPWM 的原理及实现112
2d an 3
3q bn 221110cn 2
2
21203V V V V V V −−⎡⎤⎡⎤
⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=−⎢
⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦
V 0是零序电压
⎤ag
开关状态与电压矢量的关系电压矢量的空间位置
电压
轨迹
三相SVPWM 思想—3号扇区为例4466460
sref TV T V T V T T T T ⎧=+⎪⎨
=++⎪⎩06
64
40
cos30tg60s s s T V V T T V V x T V x βαβ⎧=⎪⎪⎪=+⎨⎪⎪=⎪⎩
4DC DC 6DC 33
223s s s T T
T V V V V T T V
V αββ⎧⎛⎞=−⎪⎜⎟⎪⎝⎠⎨
⎪=⎪⎩
sref V 的合成：
由 、 、 、 合成。
0V 6V 4V 7
V 相邻矢量
零矢量
合成构思：T 0为0或7矢量 工作时间
4.5 4.5 SVPWM
SVPWM 的原理及实现
30
u u αβ−=。