船舶電力推進(jìn)技術(shù)

第六章船舶交流電力推進(jìn)PWM控制技術(shù)

6.1正弦PWM（SPWM）控制技術(shù)6.1.1基本原理正弦PWM的基本工作原理采用頻率為fc的等腰三角載波與頻率為f的正弦調(diào)制波相比較，兩者的交點(diǎn)確定電力電子器件的開關(guān)時(shí)刻。這樣得到的極電壓脈沖波形及凹口寬度按正弦變化，從而使基波成份的頻率等于f，且幅值正比于給定的調(diào)制電壓。三相可以共用一個(gè)載波信號。6.1正弦PWM（SPWM）控制技術(shù)PWM逆變器相電壓波形PWM逆變器線電壓波形逆變器輸出極電壓逆變器增益6.1正弦PWM（SPWM）控制技術(shù)6.1.2過調(diào)制操作SPWM過調(diào)制區(qū)的波形及輸出特性6.1正弦PWM（SPWM）控制技術(shù)6.1.3載波與調(diào)制波頻率的關(guān)系載波頻率與f/fb的關(guān)系6.1正弦PWM（SPWM）控制技術(shù)6.1.4死區(qū)效應(yīng)及補(bǔ)償半橋逆變器的死區(qū)效應(yīng)的波形由于死區(qū)（或封鎖）效應(yīng)，實(shí)際的PWM逆變器相電壓(va0)波形會在某種程度上偏離理想波形?？梢杂萌嗄孀儤蛑械腶相橋臂來解釋。電壓源型逆變器的一個(gè)基本控制原則是要導(dǎo)通的器件應(yīng)滯后于要關(guān)斷的器件一個(gè)死區(qū)時(shí)間td（典型值為幾個(gè)微秒）以防止橋臂的直通。6.1正弦PWM（SPWM）控制技術(shù)輸出相電壓波形的死區(qū)效應(yīng)方波偏移電壓6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)6.2.1靜止空間矢量（1）零矢量（2）小矢量（3）中矢量（4）大矢量三電平NPC逆變器的空間矢量圖6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)6.2.1矢量作用時(shí)間計(jì)算扇區(qū)和區(qū)域的劃分電壓矢量及作用時(shí)間6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)6.2.3位置與作用時(shí)間之間的關(guān)系位置與保持時(shí)間的系

6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)6.2.4開關(guān)順序設(shè)計(jì)(a)零矢量；(b)P型小矢量；(c)N型小矢量；(d)中矢量；(e)大矢量開關(guān)狀態(tài)對中點(diǎn)電壓偏移的影響6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)對三電平NPC逆變器開關(guān)順序設(shè)計(jì)要求如下：（1）從一種開關(guān)狀態(tài)切換到另一種開關(guān)狀態(tài)的過程中，僅影響同一橋臂上的兩個(gè)開關(guān)器件：一個(gè)導(dǎo)通，另一個(gè)關(guān)斷；（2）從一個(gè)扇區(qū)（或區(qū)域）轉(zhuǎn)移到另一個(gè)扇區(qū)（或區(qū)域）時(shí)，無需開關(guān)器件動作或只需最少的開關(guān)動作；（3）開關(guān)狀態(tài)對中點(diǎn)電壓偏移的影響最小。6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)開關(guān)狀態(tài)對中點(diǎn)電壓偏移的影響（1）零矢量不會影響中點(diǎn)電壓。（2）小矢量有明顯的影響。P型小矢量會使得中點(diǎn)電壓升高，而N型小矢量會導(dǎo)致降低。（3）中矢量也會影響中點(diǎn)電壓，但電壓偏移的方向不定。（4）大矢量對中點(diǎn)電壓偏移沒有影響。6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)最小中點(diǎn)電壓偏移的開關(guān)序列（1）工況1：選定的三個(gè)矢量中有一個(gè)小矢量在扇區(qū)Ⅰ-4時(shí)的7段開關(guān)順序6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)（2）工況2：選定的三個(gè)矢量中有兩個(gè)小矢量將扇區(qū)I劃分為六個(gè)區(qū)域以最小化中點(diǎn)電壓偏移6.2空間矢量PWM（SPWM）

控制技術(shù)當(dāng)從a區(qū)域移動到b區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的額外開關(guān)動作6.3特定諧波消除PWM（SPWM）

控制技術(shù)特定諧波消除PWM的相電壓波形特定諧波消除PWM（SHEPWM）可以將逆變器輸出方波中不希望出現(xiàn)的低次諧波消除掉，同時(shí)控制輸出基波電壓的大小。6.3特定諧波消除PWM（SPWM）

控制技術(shù)根據(jù)諧波及基波要求，可以得到k個(gè)方程，求解出k個(gè)α角度6.4滯環(huán)PWM控制技術(shù)滯環(huán)PWM本質(zhì)上是一種瞬時(shí)電流反饋PWM控制方法，在這種方法中，實(shí)際電流在一個(gè)滯環(huán)帶內(nèi)連續(xù)的跟蹤指令電流。滯環(huán)電流控制原理上部開關(guān)導(dǎo)通下橋臂開關(guān)導(dǎo)通6.4滯環(huán)PWM控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)滯環(huán)PWM的控制框圖滯環(huán)帶的寬度上橋臂器件導(dǎo)通條件下橋臂器件導(dǎo)通條件i*-i>HBi*-i<-HB6.4滯環(huán)PWM控制技術(shù)（1）實(shí)現(xiàn)簡單，動態(tài)響應(yīng)快，可以直接限制器件的峰值電流。（2）對直