經常有朋友問,包括培訓班里也有朋友想了解一下DPWM。畢竟DPWM是縮寫,也許代表了多種解釋。
最近研究了一下,實際在產品中尤其是高壓大功率的驅動,DPWM是廣泛應用的。通俗地說,DPWM就是SVPWM里的五段式,為什么要采用DPWM?有什么優(yōu)勢?本文簡要介紹一下。
SVPWM分為七段式和五段式,七段式SVPWM在三角波計算器周期內,即一個開關周期內,左右兩邊式對稱的零矢量。如果不進入過調制區(qū)域,那么三角波計數器中點也是零矢量。整個開關周期的開關周期分成了七段,所以叫七段式SVPWM。如下圖左。
五段式SVPWM在每個開關周期內,總有一相是全開或者全關,即少一次開關動作,總體的開關損耗較小。
整個開關周期分成了五段,所以叫五段式。相比于七段式,其開關次數少一些,逆變器損耗小,諧波更大。如下圖右。

七段式SVPWM的PWM比較值是馬鞍波,基本是連續(xù)光滑的形狀,所以七段式SVPWM又叫做Continuous-PWM,簡寫即CPWM,連續(xù)PWM模式。如下圖:

而五段式SVPWM,因為摒棄了一部分零矢量,由于這個原因,五段式的PWM比較值在一個開關周期內,總有1/3的時間處于鉗位狀態(tài)。如下圖:

從上圖可以看出,五段式PWM比較值是不連續(xù)的,所以五段式PWM又稱作Discontinuous-PWM模式,簡寫DPWM,即本文提到的不連續(xù)PWM模式。
在一個開關周期內,總有一相處于全開或者全關的狀態(tài),另外兩相有開關動作。根據不同的鉗位模式,DPWM可以分為DPWM0, DPWM1, DPWM2等多種模式。如下圖:


DPWM相比于CPWM,諧波更大,但是其損耗較小,所以對于變頻器,尤其是高壓變頻器,常用的IGBT作為逆變開關元件,其開關損耗不可忽略。所以五段式可以有效降低其總體的開關損耗,進而降低逆變器的溫升。所以DPWM常在低速控制下使用。
CPWM的輸出電壓諧波更小,那么在中高速下,更小的諧波可以獲取更低的電機溫升和電機壽命。因為速度越高,同樣的輸出力矩下功率越大,電機發(fā)熱更嚴重。所以高速下不能為了逆變器損耗而選擇DPWM。這樣會直接影響電機的壽命。
所以DPWM就是為了解決大功率,高電壓下的逆變器提出的,包括馬達控制,大功率逆變器等。但是低壓控制器,常用MOSFET,因為MOS的開關速度較快,開關損耗低,所以其開關損耗并不明顯,故在低壓控制器,DPWM使用的意義并不大。主要是在220VAC以上的應用中,常見低速是DPWM,到了中高速逐漸切換到CPWM。
根據以前的經驗,對于IGBT來說,同樣的輸出力矩,10Hz左右IGBT總體的損耗更大,所以這也與低速用DPWM降低發(fā)熱的目的相吻合。當然時間久遠,提供不了數據。
前文提到,CPWM在一個開關周期內,只要不進入過調制,那么三相都會有開關動作。所以CPWM又稱作三相調制。
DPWM在一個開關周期內,總有一相沒有開關動作,所以DPWM又稱作兩相調制。
三相調制和兩相調制,其實質就是CPWM和DPWM,只是名詞容易誤解。下面就以變頻器兩大代表廠商看看DPWM和CPWM的應用:
匯川技術:



從匯川MD520說明書可以看出,匯川默認在15Hz從DPWM切換到CPWM。DPWM降低開關損耗,提高變頻器效率。CPWM諧波小,降低電機噪音。
匯川的DPWM包含DPWM0, DPWM1, DPWM2, DPWM3, DPWMph等多種模式供選擇。
英威騰:

英威騰的GD800從說明書看功能沒有那么復雜,就是選擇CPWM模式或者DPWM切換到CPWM的模式兩個選項。
參考文獻:
李明彥. 一種基于DPWM的永磁同步電機驅動損耗研究
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