脉宽调制技术外文翻译

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1、附录 A 译文 脉宽调制技术 前面讨论的三相 6 阶 梯逆变器既有其优点也有其局限性。由于在基波频率的每个周期仅开关六次，因此逆变器的控制简单而且开关损耗低。但是 6 阶梯波电压中的低次谐波会导致电流波形产生极大的畸变，除非使用笨重庞大的不经济的低通滤波器滤波。另外，输出电压靠整流器控制，也不可避免的带有整流器所具有的通常的缺点 16。 脉宽调制 （ PWM）工 作原理 由于逆变器中电子开关的存在，在恒定的直 流输入电压 dV 作用下， 逆变器可以通过自身的多次开关控制输出电压并优化输出谐波。图 5-18 解释了通过 PWM 控制输出电压的工作原理。基波电压 1v 在方波工作模式下具有最大的幅

2、值 （ 4 dv/ ） 。如图示，通过产生俩个凹口， 1v 的幅值可以被减小，随着凹口宽度的增加，基波电压将随之减小。 图 5-18 PWM 控制输出电压的工作原理 PWM 分类 在过去的文献中已提出了很多的 PWM 技术，下面是对这些 PWM 技术的分类。 1） 正弦 PWM（ SPWM） ； 2） 特定谐波消除 PWM（ SHEPWM） ； 3） 最小纹波电流 PWM； 4） 空间矢量 PWM（ SVW） ； 5） 随机 PWM； 6） 滞环电流控制 PWM； 7） 瞬时电流控制正弦 PWM； 8） Delta 调制 PWM； 9） Sigma Delta 调制 PWM 通常 PWM技术可

3、以按电压控制或电流控制来分类，或按前馈方式或反馈方式来分类，也可以按基于斩波或不基于斩波来分类。注意，前面讨论的移相控制 PWM 也是一种 PWM技术。在这一节中，将对主要的 PWM 技术做一简单的回顾。 5.5.1 正弦 PWM 正弦 PWM 技术在实际的工业变流器的应用中非常普及。这项技术在文献中已经得到了广泛的讨论。图 5-19 解释了 SPWM 的基本工作原理。图中频率为 cf 的等腰三角载波与频率 f 的正弦调制波相比较，两者的焦点确定了电力电子器件的开关时刻。例如，图中给出了开关半桥逆变器中的 14QQ 构成的 a0v 波形，为防止 14QQ 的同时导通而设计的 14QQ 之间的死

4、区时间在图中被忽略了。上述方法也被称为三角波法，次谐波法或次震荡法。 a0v 波形的脉冲及凹口宽度按正弦规律变化，从而使其基 波成分的频率等于 f 且幅值正比于指令调制电压。如图 5-20 给出了负载无中线连接的典型的线电压的相电压波形。 a0v 波形的傅立叶分析可以由下式给出 : ）高频成分（）（ wwwts i nm5.0v cd0a NMV (5-33) 图 5-19 三相桥式逆变器正弦 PWM 的工作原理 式中， m 为调制指数； w 为基波频率 （ rad/s） ，（与调制频率相同）； 为输出相位移，取决于调制波的实际位置。 图 5-20PWM 逆变器的线电压和相电压的波形 a） 线

5、电压 b） 相电压 调制指数 m 被定义 TPm VV (5-34) 式中， PV 为调制波的峰值； TV 为载波的峰值。理想情况下， m 可以从 0 变化到 1，并且调制波与输出波形之间将保持着线性关系。逆变器基本上可以被看作是一个线性放大器，根据 （ 5-33）和式（ 5-34）可以得出这个放大器的增益 G 为： TVVV VG dPd 5.0m5.0 (5-35) 当 m=1 时，可以得到最大的基波电压峰值 0.5 dV ，这个数值是方波电压输出时基波电压峰值 （ 4 dv /2 ） 的 78.55%。事实上，通过将某些三次谐波成分加入到调制波中，线性工作范围的最大输出基波电压峰值可以增加到方波输出时的 90.7%。当 m=0 时， a0v 是一个频率与载波频率相同，脉冲和凹口宽度上下对称的方波。 PWM 输出波形中，含有与载波频率相关且边（频）带与调制波频率相关的谐波成分。这些频率成分可以表示为ww c NM ，如式 （ 5-33） 所示。式中， M 和 N 均为整数； M+N 为一个奇整数。表 5-1 给