电力电子：变压变频器与PWM技术比较

本文主要探讨了电力电子领域的两种主要变压变频器类型——交-直-交和交-交变频器，以及脉冲宽度调制（PWM）技术在变频调速系统中的应用。 在电力电子设备中，变压变频器是实现交流电机调速的关键装置。交-直-交变频器是通过整流器将交流电转换为直流，再经由逆变器调整为可变电压和频率的交流电。这种类型的变频器因其在交流电源和变频输出之间有直流环节而被称为间接式变频器。其中，PWM逆变器尤其受欢迎，因为它仅需控制逆变单元来调节电压和频率，简化了结构，并且使用全控型功率开关器件，如P-MOSFET或IGBT，能通过驱动电压脉冲进行高效控制。PWM技术使得输出的电压波形虽然由一系列PWM波构成，但通过适当的控制策略，可以大大减少低次谐波的影响，从而减小转矩脉动，提升电机运行的稳定性和调速范围。 交-交变频器则不同，它直接将交流电转换为另一个频率的交流电，没有中间直流环节，因此其结构更为紧凑。然而，由于无法独立控制电压和频率，其应用场合相对有限，通常适用于不需要精细控制或对动态响应要求不高的系统。 脉冲宽度调制（PWM）技术在变频调速系统中的作用至关重要。PWM通过改变开关器件导通时间与总周期的比例，即脉冲宽度，来调控逆变器输出电压的平均值。这种调制方式能够有效模拟各种电压波形，同时保持较高的效率和功率密度。PWM控制策略包括电压空间矢量调制（SVPWM）等，这些方法能进一步优化输出波形，降低谐波含量，提高电机运行效率和控制精度。 电力电子变压变频器的选择和PWM技术的应用，对于现代工业中交流电机的调速性能和能效有着显著影响。随着技术的发展，PWM控制策略的不断优化，以及新型电力电子器件的出现，未来的变频调速系统将更加智能化，具备更高的动态响应速度和更优的电气性能。