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早期的PWM调制方法基本上是通过硬件电路模拟产生,主要以正弦波脉宽调制为主,后来发展到模拟和数字电路混和控制,当前的调制技术基本上是通过软件算法直接实现的。软件实现有着非常明显的优势:程序编写灵活,修改方便,在相同的硬件条件下可以实现多种调制策略,同时维护方便,抗扰性强。从最初追求电压波形的正弦,到电流波形的正弦,再到磁通的正弦;从效率最优,转矩脉动最少,再到消除噪音等,PWM控制技术的发展经历了一个不断创新和不断完善的过程。PWM控制技术从控制思想上分,可分为四类,即等宽PWM法、正弦波PWM法(SPWM)、磁链追踪型PWM法和电流跟踪型PWM法。近几年新近提出的不连续的SVPWM方法和随机PWM方法在这里作为重点加以介绍。
1. SPWM法
SPWM法从电动机供电电源的角度出发,着眼于如何产生一个可调频调压的三相对称正弦波电源。具体方法是以一个正弦波作为基准波(称为调制波),用一列等幅的三角波(称为载波)与基准正弦波相交,由它们的交点确定逆变器的开关模式。为了提高逆变器的输出电压幅值,针对SPWM法,人们提出了准优化转PWM法,即三次谐波叠加法。在正弦波中注入一定比例的三次谐波后,调制波的幅值大大降低,在调制波没有过调制的情况下,可使基波幅值超过三角波幅值,实现调制系数大于1的调制。在这种调制方式下,最大调制比可提高到1.15左右,相应直流母线电压的利用率最大可提高15%。
2. SVPWM法
磁链追踪型PWM法又称为电压空间矢量脉宽调制(SVPWM),与SPWM法不同,它是从电动机的角度出发的,着眼点在于如何使电动机获得圆磁场。它以三相对称正弦波电压供电时交流电动机的理想磁链因为基准,用逆变器不同开关模式所产生的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆,由追踪的结果决定出逆变器的开关模式,形成PWM波。逆变器的开关模式有8个空间电压矢量,其中V0、V7为零电压矢量。SVPWM不仅使得电机转矩脉动降低,电流波形畸变减小,而且与动SPWM技术相比直流母线电压利用率有很大提高,在这种调制模式下直流母线电压的利用率最大可提高15%,并易于数字实现。
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