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。基波电压在方波工作模式下具有

2、最大的幅值（4）。如图示，通过产生俩个凹口，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5-18PWM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；1）滞环电流控制PWM；2）瞬时电流控制正弦PWM；3）Delta调制PWM；4）SigmaDelta调制PWM通常PWM技术可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

3、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构成的波形，为防止的同时导通而设计的之间的死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。波形的脉冲

4、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。波形的傅立叶分析可以由下式给出:(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）线电压b）相电压调制指数m被定义(5-34)式中，为调制波的峰值；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

5、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：(5-35)当m=1时，可以得到最大的基波电压峰值0.5，这个数值是方波电压输出时基波电压峰值（4）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，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，如式（5-33）所示。式中，M和N均为整

6、数；M+N为一个奇整数。表5-1给出了当载波频率与调制波频率的比值时的输出谐波。表5-1SPWM在时的输出谐波m谐波成分115w15w2w15w4w230w30w3w30w5w345w45w2w45w4w由上述的输出谐波成分可以推导出，其幅值与载波比P无关，并将随着M和N的增大而减小。随着载波比的P的增大，逆变器输出线电流谐波将通过电机的漏电感得到更好的滤波，并接近于正弦波。选择载波频率需要折中考虑逆变器损耗和点击损耗。高的载波频率（与开关频率相同）将使逆变的开关损耗增加，但会减少电机的谐波损耗。最有的载波频率选择应使系统的总损耗减

7、小。PWM开关频率的一个重要影响是当逆变器向电机提供功率时由磁滞效应产生的噪声（也称为磁噪声）。这种噪声可以通过随机的改变PWM开关频率而减轻（随机SPWM）,通过吧开关频率增加到高于音频范围，也可以把这种噪声完全消除。现代高速IGBT可以很容易的实现这种无音频噪声的变频传动。逆变器输出端的低通滤波器也可以消除这种噪声。1.过调制区操作当调制指数m接近于1时，在正，负半周期中间位置附近的凹口和脉冲将趋于消失。为了使器件能有一个完整的开关操作，应保持一个最小的凹口和脉冲宽度。当这个最小脉宽的凹口和脉冲消失时，负载电流会有一个瞬态跳变。

8、对IGBT逆变器，这个跳变可能是比较小的；但对于电力GTO晶闸管逆变器，由于器件变速的开关，这个跳变会很大。m的数值可以增加到大于1进入准PWM区域，图5-21所示为正半周期操作。图中在正半周期中间附近脉冲向下的凹口不见了，从而给出了