VD 1 R uo VD 2
V3 L V4
VD 3
VD4
信号波 载波
调制 电路 图6-4
图6-4 单相桥式PWM逆变电路
14
阻感负载
V4关断，V3开通后，
VD 3
V1 Ud + V2 u 信号波 r uc 载波
VD 1 R uo VD 2
V3 L V4
io从V3和VD1续流，uo=0
uo总可得到Ud和零两 种电平
16
单极性PWM控制方式 （单相桥逆变）
u uc ur

Ur负半周，V1保持断，V2 保持通 • 当ur<uc时使V3通，V4断， uo=－Ud
O
t
uo uof
•当 ur>uc时使V3断，V4通， uo=0 表示uo的基波分量
uo Ud
O -Ud 图6-5
t
单极性PWM控制方式
Ur半个周期内三角波载波
只在正极性或负极性一种 极性范围内变化，所得 PWM波形的控制方法
即PWM波形
7
SPWM波形
脉冲的宽度按正弦规律变化而 和正弦波等效的PWM波形 等幅PWM（直流电源产生） 不等幅PWM（交流电源产生）
SPWM波形
直流斩波电路得到的PWM波是等效直流波形， SPWM波得到的是等效正弦波
8
第6章 PWM控制技术
6.1 PWM的基本原理 6.2 PWM逆变电路及其控制方法 6.3 PWM跟踪控制技术 6.4 PWM整流电路及其控制方法
VD4
uo负半周，让V2保持
调制 电路 图6-4
通，V1保持断，V3和V4 交替通断，uo可得-Ud和 零两种电平
图6-4 单相桥式PWM逆变电路
15
单极性PWM控制方式 （单相桥逆变）
u uc ur
O
t
uo uof
表 示
uo Ud
uo
t
O -Ud 图6-5
图6-5 单极性PWM控制方式波形
本章小结
9
6.2 PWM逆变电路及其控制方法
6.2.1 计算法和调制法
6.2.2 异步调制和同步调制
6.2.3 规则采样法
6.2.4 PWM逆变电路的谐波分析
6.2.5 提高直流电压利用率和减少开关次数
6.2.6 PWM逆变电路多重化
10
6.2.1 计算法和调制法
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 调制法
t
O
f (t)
b)
t
d (t)
图a为方波窄脉冲、图 b为三角波窄脉冲、图c 为正弦半波窄脉冲，它 们的面积都等于1，当它 们分别加在具有惯性的 同一环节上时，其输出 响应基本相同 当窄脉冲变为图6-1d的 单位冲击函数δ（t）时， 环节的响应即为该环节 的脉冲过渡函数
O
c)
t
O
d)
t
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
2
6.1 PWM控制的基本原理
采样控制理论中一个重要结论
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 环节的输出响应波形基本相同
效果基本相同
如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频 段非常接近，仅在高频段略有差异
3
f (t )
f (t )
O
f (t)
a)
第6章 PWM控制技术
6.1 PWM的基本原理 6.2 PWM逆变电路及其控制方法 6.3 PWM跟踪控制技术 6.4 PWM整流电路及其控制方法
本章小结
1
第6章 PWM控制技术
PWM控制 对脉冲的宽度进行调制的技术 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（含形状和幅值） 直流斩波电路 斩控式交流调压电路 矩阵式变频电路
调制 电路 图6-4
图6-4 单相桥式PWM逆变电路
13
阻感负载
负载电流为正的区间， V1和V4导通时，uo等于 Ud V4关断时，负载电流 通过V1和VD3续流， uo=0 负载电流为负的区间， V1和V4仍导通，io为负， 实际上io从VD1和VD4流 过，仍有uo=Ud
V1 Ud + V2 ur uc
如周期性地施加上述脉冲，
u ( t)
则响应i(t)也是周期性的 用傅里叶级数分解后，各
a)
i(t)
i(t)在低频段的特性将非常接
近，仅在高频段有所不同
上述原理为面积等效原理，
0
t
b)
图6-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
是PWM控制技术的重要理论
基础
6
将图6-3a的正弦波分成N个 比此相连的脉冲序列所组成的
4
i (t ) u ( t)
u(t)为电压窄脉冲，为电 路的输入，电流i(t)为电路的
a)
输出， i(t)的上升阶段，脉冲 形状不同， i(t)得形状也略有 不同，但其下降段则几乎完 全相同，脉冲越窄，各i(t)波
i(t)
0
t
b)
图6-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
形的差异也越小
5
i (t )
u u
波形，这些脉冲宽度相等，为
> ωt
a
π/N，但幅值不等，各脉冲
幅值按正弦规律变化 如将脉冲序列用相同数量的 等幅不等宽的矩形脉冲代替， 使矩形脉冲的重点和相应的正
O O
u
O
b
图6-3 用PWM波代替正弦半波
ωt
>
弦波部分的中点重合，且使矩 形脉冲和相应的正弦波部分面 积相等，得图6-3b脉冲序列，
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
11
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
12
阻感负载
V1和V2通断互补，V3 和V4通断也互补 uo正半周时，V1导通， V2关断，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
V1 Ud + V2 ur uc
VD 1 R uo VD 2
V3 L V4
VD 3
VD4
信号波 载波
的 基 波 分 量
调制信号ur为正弦波，载 波uc在ur的正半周为正极性 的三角波，在负半周为负正 极性的三角波 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