1、 电力电子技术电力电子技术2019年6月项目十一 变频器逆变电路【学习目标】【学习目标】熟悉PWM控制的基本原理。掌握脉宽调制（PWM）型逆变电路工作原理。了解脉宽调制（PWM）型逆变电路的控制方式。在小组合作实施项目过程中培养与人合作的精神。一、项目分析一、项目分析PWM控制技术是变频技术的核心技术之一，1964年首先把这项技术应用到交流传动中，上世纪80年代，随着全控型电力电子器件、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，为交流传动的推广应用开辟了新的局面。那么，什么是PWM技术？PWM控制的基本原理是什么？PWM逆变电路的工作原理是怎样？
2、PWM逆变电路采用什么样的控制方式？下面来介绍相关知识 重要理论基础面积等效原理面积等效原理冲量冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同效果基本相同。冲量冲量窄脉冲的面积效果基本相同效果基本相同环节的输出响应波形基本相同形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)二、相关知识、相关知识（一）（一）PWM控制的基本原理控制的基本原理 具体的实例说明“面积等效原理面积等效原理”冲量相等的各种窄脉冲的响应波形u(t)电压窄脉冲，是电路的输入。i(t)输出电流，是电路的响应。如何
3、用一系列等幅不等宽的脉冲等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波OutSPWM波OutOutOutSPWM波OutOut1单相桥式单相桥式PWM变频电路工作原理变频电路工作原理（1）单极性）单极性PWM控制方式工作原理控制方式工作原理urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud（2）双极性）双极性PWM控制方式工作原理控制方式工作原理 urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud2三相桥式三相桥式PWM变频电路的工作原理变频电路的工作原理ucurUurVurWuuUNuVNuWNuUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32 Ud（二）（二
4、）PWM变频电路的调制控制方式变频电路的调制控制方式在PWM变频电路中，载波频率fc与调制信号频率fr之比称为载波比，即N=fc/fr。根据载波和调制信号波是否同步，PWM逆变电路有异步调制和同步调制两种控制方式 1异步调制控制方式异步调制控制方式当载波比N不是3的整数倍时，载波与调制信号波就存在不同步的调制，就是异步调制三相PWM，如fc10fr，载波比N=10，不是3的整数倍。在异步调制控制方式中，通常fc固定不变，逆变输出电压频率的调节是通过改变fr的大小来实现的，所以载波比N也随时跟着变化，就难以同步。2同步调制控制方式同步调制控制方式在三相逆变电路中当载波比N为3的整数倍时，载波与调
5、制信号波能同步调制。ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2Ud-2Ud同步调制三相PWM波形三、项目实施三、项目实施（一）单相正弦波脉宽调制（一）单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路逆变电路 1认识单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路路由主电路、驱动电路和控制电路三部分组成。（1）主电路（2）驱动电路（3）过电流保护电路（4）控制电路3261587432615874RC2C1A4B5CLR3Q6Q7RC14C15A12B11CLR13Q10Q9+5+5+5VPWM+PWM+PWM-PWM-+5-5+5+5V+5VSADJ1FM BIAS7FM
6、 SW8TIM CAP10V OR GND11SADJ12DADJ4DADJ5VCC6SQU W9SIN W2TRI W3SADJ1FM BIAS7FM SW8TIM CAP10V OR GND11SADJ12DADJ4DADJ5VCC6SQU W9SIN W2TRI W3-5+5-5+5UrUcSTOP-15-5+5237LM311Um8038803845284528&+-SPWM1SPWM2COM74HC04:A74HC04:B74HC08:A74HC08:B74HC08:C74HC08:D2单相正弦波脉宽调制SPWM逆变控制电路调试主电路不接直流电源，打开控制电源开关，并将DJK14挂箱
7、左侧的钮子开关拨到“测试”位置。（1）观察正弦调制波信号Ur的波形，测试其频率可调范围，记录于表5-4中；（2）观察三角载波Uc的波形，测试其频率，记录于表5-4中；（3）改变正弦调制波信号Ur的频率，再测量三角载波Uc的频率，判断是同步调制还是异步调制，结果记录于表5-4中；（4）比较“PWM+”，“PWM-”和“SPWM1”，“SPWM2”的区别，仔细观测同一相上下两管驱动信号之间的死区延迟时间。3单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路调试(1)观察SPWM波形为了便于观察SPWM波，面板上设置了“测试”和“运行”选择开关，在“测试”状态下，三角载波Uc的频率为180Hz左右,此时可较清楚地观
8、察到异步调制的SPWM波，通过示波器可比较清晰地观测SPWM波，但在此状态下不能带载运行，因载波比N太低，不利于设备的正常运行。在“运行”状态下，三角载波Uc频率为10kHz左右,因波形的宽窄快速变化致使无法用普通示波器观察到SPWM波形，通过带储存的数字示波器的存储功能也可较清晰地观测SPWM波形。将DJK14挂箱面板左侧的钮子开关拨到“测试”位置，用示波器观察测试点波形。（2）带电阻及电阻电感性负载将DJK14挂箱面板左侧的钮子开关拨到“运行”位置，将正弦调制波信号Ur的频率调到最小，选择负载种类：1）将输出接灯泡负载，然后将主电路接通由控制屏左下侧的直流电源(通过调节单相交流自藕调压器，
9、使整流后输出直流电压保持为200V)接入主电路，由小到大调节正弦调制波信号Ur的频率，观测负载电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）于表5-5中。2）接入DJK06给定及实验器件和DJK02上的100mH电感串联组成的电阻电感性负载，然后将主电路接通由DJK09提供的直流电源(通过调节交流侧的自藕调压器，使输出直流电压保持为200V)，由小到大调节正弦调制波信号Ur的频率观测负载电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）于表5-6中。(2)带电机负载（选做）。主电路输出接DJ21-1电阻启动式单相交流异步电动机，启动前必须先将正弦调制波信号Ur的频率调至最小，然后将主电路接通由DJK09提供的
10、直流电源，并由小到大调节交流侧的自藕调压器输出的电压，观察电机的转速变化，并逐步由小到大调节正弦调制波信号Ur的频率，用示波器观察负载电压的波形，并用转速表测量电机的转速的变化，并记录于表5-7中。（二）三相正弦波脉宽调制（二）三相正弦波脉宽调制SPWM电路调试电路调试1三相正弦波脉宽调制SPWM波测试（1）接通DJK13挂件电源，关闭电机开关，调制方式设定在SPWM方式（将控制部分S、V、P的三个端子都悬空），然后开启电源开关。（2）点动“增速”按键，将频率设定在0.5Hz，用示波器在SPWM部分观测三相正弦波信号（在测试点“2、3、4”），观测三角载波信号（在测试点“5”），三相SPWM调
11、制信号（在测试点“6、7、8”）；再点动“转向”按键，改变转动方向，观测上述各信号的相位关系变化，记录于表5-8中。（3）逐渐升高频率，直至到达50Hz处，重复以上的步骤。（4）将频率设置为0.5Hz60Hz的范围内改变，在测试点“2、3、4”中观测正弦波信号的频率和幅值的关系，并记录于表5-9中。2三相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统调试（1）三相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统接线将DJ24电动机与DJK13逆变输出部分连接，电动机接成三角形，关闭电机开关。将调制方式设定在SPWM方式（将S、V、P的三端子都悬空）。（2）三相正弦波脉宽调制SPWM变频调速系统调试打开挂件电源开关，将运行频率退到零，关闭挂件电源开关。然后打开电机开关，接通挂件电源，增加频率、降低频率以及改变转向观测电机的转速变化，记录于表5-10中。（三）项目实施标准（三）项目实施标准
