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SPWM脉宽调制
双极性PWM脉宽调制
像这种在半个周期内三角波载波 在正负两个方向变化，所得到的 PWM波形也在两个方向变化的控制 方式称为双极性PWM 控制方式。
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PWM逆变电路的控制方式
在PWM逆变电路中，载波频率fc与调制信号频率fr之比值N，称为载波比。
异步调制
载波信号和调制信号不保持同步关系的调制方式称为异步方式。在异步 调制方式中，调制信号频率fr变化时，通常保持载波频率fc固定不变，因 而载波比N是变化的。这样，在调制信号的半个周期内，输出脉冲的个数不 固定，脉冲相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，同时，半周期内前 后1/4周期的脉冲也不对称。
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调速控制方法
V/F比恒定控制
保持V/F比恒定控制是异步电动机变频调速最基本控制方式，它在控制电 动机的电源频率变化的同时控制变频器的输出电压，并使两者之比为恒定， 从而使电动机的磁通基本保持恒定，属开环控制。
● 斩控式整流器（PWM整流器）： 效率高，功率因素可调，能量可回馈电网
● 三相全波桥式二极管整流： 效率高，成本低，控制简单
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直流电抗器
● 直流电抗器是串联在直流中间回路的一个或两个扼流圈, 因其通过的电 流为直流电流, 故亦成为直流扼流圈.
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异步电机转速公式
异步电机定子旋转磁场的转速记为n1，称为同步转速:
120 f n1 p
异步电机转子的旋转速度记为n，即电机的额定转速:
n
n1
(1
s)
120 p
f
(1 s)
式中： ● n1、n的单位为rpm（转/分钟） ● f为电源的频率 ● p为绕组磁场的极数
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整流桥
逆变桥
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EMC滤波器
● 施耐德变频器普遍标配进线EMC滤波器，用来抑制变频器对周围 设备的射频干扰。
● 在变频器通电时，EMC滤波器通过接地电容产生对地电流，尤其 是上电瞬间会产生较大的漏电流。
● 变频器一般应用于工业场合，用接地的方式进行安全保护。
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变频器原理图
整流环节
直流环节
逆变环节
T0
UAB
Q1 Q4 t
Q2 Q3 T
● 把电压和频率固定不变的交流电变换为电压和频率可变的交流电
的装置称作“变频器”。
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● 由定子铁心和绕组组成，铁心由冲有线槽 绝缘 的矽钢片叠压而成，而绕组均匀地分布在铁 心的槽内；
● 转子
● 旋转部分，固定在旋转轴上有鼠笼式和绕
线式两类转子；
接线盒
● 由转子铁心和导体或绕组组成，鼠笼式转 子采用铸铝浇注而成，绕线式则由漆包绕组 和滑环形成。
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SPWM脉宽调制
单极性PWM脉宽调制
像这种在半个周期内三角波载波 只在一个方向变化，所得到的PWM 波形也只在一个方向变化的控制方 式称为单极性PWM 控制方式。
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PWM逆变电路的控制方式
分段同步调制
在逆变电路输出频率很低时，因为在半周期内输出脉冲的数目是固定的， 所以由PWM产生的fc附近的谐波频率也相应降低。这种频率较低的谐波通 常不易滤除，如果负载为电动机，就会产生较大的转矩脉动和噪声，给电 动机的正常工作带来不利影响。
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1 变频器基本原理 2 变频器基本结构与组成 3 变频器控制理论与基础 4 变频器分类 5 变频器功能与应用场合 6 变频器选用与使用注意事项
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变频器控制理论
●为了产生可变的电压和频率，首先要把交流电变换为直流电 （DC），此环节称为Converter（整流器），整流器的控制理论在很 早以前就非常成熟了。
为克服上述缺点，一般都采用分段同步调制的方法，即把逆变电路的输 出频率范围划分成若干个频段，每个频段内都保持载波比N为恒定，不同频 段的载波比不同。在输出频率的高频段采用较低的载波比，以使载波频率 不致过高，在功率开关器件所允许的频率范围内。在输出频率的低频段采 用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利的影响。各频 段的载波比应该都取3的整数倍且为奇数。
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直流滤波环节
● 也称滤波或储能环节 ● 由电感或电容组成 ● 用于负载与整流器之间的无功功率的缓冲 ● 抑制直流侧电压或电流的脉动
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制动单元和制动电阻
● 制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上.
当调制信号频率较低时，载波比N 较大，半周期内的脉冲数较多，正负 半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称的影响都较小，输出 波形接近正弦波。当调制信号频率增高时，载波比N减小，半周期内的脉冲 数减少，输出脉冲的不对称性影响就变大，还会出现脉冲的跳动。同时， 输出波形和正弦波之间的差异也变大，电路输出特性变坏。对于三相PWM型 逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。因此，在采用异步调制方式时， 希望尽量提高载波频率，以使在调制信号频率较高时仍能保持较大的载波 比，改善输出特性。
● 把直流电（DC）变换为交流电（AC）的环节称为“Inverter”(逆变 器)，逆变器的控制理论随着功率器件、电子元件的发展而不断完善。
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变频器控制理论
1964年，德国人A.Schönung提出了脉宽调制变频器的思想，把通讯系 统中的调制技术应用于交流变频，从而优化了变频器的控制理论基础， 其后的研究人员在此基础上不断地进行改进。
电路的主要特点是： （1）主电路只有一个可控的功率环节，简化了结构； （2）使用了不可控整流器，使电网功率因数与逆变器输出电压的大小 无关而接近于1； （3）逆变器调频的同时实现调压，而与中间直流环节的元件参数无关， 加快了系统的动态响应； （4）可获得比常规六拍阶梯波更好的输出电压波形，能抑制低次谐波， 使电机可在正弦的交变电压下运行，转矩脉动小，扩展了调速范围，并 提高了系统的性能。
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PWM脉宽调制
PWM脉宽调制
在每半个周期内，输出电压的波 形分割成若干个脉冲波，每个脉冲 的宽度为t1，每两个脉冲间的间隔 宽度为t2，则脉冲的占空比 为
电压的平均值和占空比的大小成 正比，所以在调节频率时，不改变 直流电压的幅值，而改变输出电压 脉冲的占空比，也同样可以实现变 频也变压的效果。
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PWM逆变电路的控制方式
同步调制
载波比N等于常数，并在变频时使载波信号和调制信号保持同步的调制方 式称为同步调制。在基本同步调制方式中，调制信号频率变化时载波比N不 变。调制信号半个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。 在三相PWM逆变电路中，通常公用一个三角波载波信号，且取载波比! 为N 的整数倍，以使三相输出波形严格对称，同时，为了使一相的波形正负半 周镜像对称，N 应取为奇数。
变频器基础知识概述
ISBU - EU Technical Center 周耿
2020/4/10
1 变频器基本原理 2 变频器基本结构与组成 3 变频器控制理论与基础 4 变频器分类 5 变频器功能与应用场合 6 变频器选用与使用注意事项
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逆变环节
• 将直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电 • 器件工作于开关状态 • 每个器件并联续流二极管 • 器件为全控型（GTR，GTO，IGBT，IPM等）
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实现SPWM的控制方式有三种： 一、采用模拟电路 二、采用数字电路 三、是采用模拟与数字电路相结合的控制方式。
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数字SPWM控制模式
自然取样法
规则取样法
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● 直流电抗器的作用是抑制变频器的进线电流谐波,从而减少对电网的污染. ● 通常采用适当大小的直流电抗器,即可使变频器的谐波污染减少到符合标 准,这是一种低成本的方案.
● 如果要将谐波抑制到更低,需要大配合无源滤波器. ● 直流电抗器对进线浪涌电压没有抑制作用.