multisim仿真教程正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路1

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正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電路

SPWM控制的基本原理

圖11.8.1（a）示出正弦波的正半周波形，并將其劃成為N等份，這樣就可把正弦波看成由N個彼此相連的脈沖所組成的波形。這些脈沖的寬度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脈沖頂部是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。

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SPWM（Sine Pulse Width Modulation正弦波脈寬調(diào)制）的控制思想，就是利用逆變器的開關(guān)元件，由控制線路按一定的規(guī)律控制開關(guān)元件的通斷，從而在逆變器的輸出端獲得一組等幅、等距而不等寬的脈沖序列。其脈寬基本上按正弦分布，以此脈沖列來等效正弦波電壓波。

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SPWM正弦波脈寬調(diào)制的特點是輸出脈沖列是不等寬的，寬度按正弦規(guī)律變化，故輸出電壓的波形接近正弦波。

SPWM是采用一個正弦波與三角波相交的方案確定各分段矩形脈沖的寬度。通常采用等腰三角波作為載波，因為等腰三角波上下寬度與高度成線性關(guān)系且左右對稱。

當(dāng)它與正弦波的調(diào)制信號波形相交時，所得到的就是SPWM波形。如在交點時刻控制電路中開關(guān)器件的通斷，就可以得到寬度正比與信號波幅值的脈沖。這正好符合SPWM控制的要求。

2.單極性PWM控制方式

一個電壓型單相橋式逆變電路如圖11.8.2所示，采用電力晶體管作為開關(guān)器件。設(shè)負載為電感性，對各晶體管的控制按下面的規(guī)律進行：在正半周期，讓晶體管VT1一直保持導(dǎo)通，而讓晶體管VT4交替通斷。

當(dāng)VT1和VT4導(dǎo)通時，負載上所加的電壓為直流電源電壓UD。當(dāng)VT1導(dǎo)通而使VT4 關(guān)斷后，由于電感性負載中電流不能突變，負載電流將通過二極管ＶＤ３續(xù)流，負載上所加電壓為零。

如負載電流較大，那么直到使ＶＴ4再一次導(dǎo)通之前，ＶＤ3一直持續(xù)導(dǎo)通。如負載電流較快地衰減到零。這樣，負載上的輸出電壓ｕｏ就可得到零和ＵＤ交替的兩種電平。

同樣，在負半周期，讓晶體管ＶＴ2保持導(dǎo)通。當(dāng)ＶＴ３　導(dǎo)通時，負載被加上負電壓-ＵＤ；當(dāng)ＶＴ３關(guān)斷時，ＶＴ３關(guān)斷時，ＶＤ４續(xù)流，負載電壓為零，負載電壓ｕｏ可得到-ＵＤ和兩種電平。這樣，在一個周期內(nèi)，逆變器輸出的ＰＷＭ波形就由+UD和0三種電平組成。

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控制VT4或VT3通斷的方法如圖11.8.3所示。載波uc在調(diào)制信號波ur的正半周為正極性的三角波，在負半周為負極性的三角波。調(diào)制信號ur為正弦波。在ur和uc的交點時刻控制晶體管VT4或VT3的通斷。在ur的正半周，VT1保持導(dǎo)通，當(dāng)ur>uc時使VT4導(dǎo)通，負載電壓uo=UD，當(dāng)ur<uc時使VT4導(dǎo)通，uo=UD;在ur的負半周，VT1關(guān)斷，VT2保持導(dǎo)通，當(dāng)ur<uc時使VT3導(dǎo)通，u0=-UD，當(dāng)ur>uc時使VT3關(guān)斷，uo=0。

這樣，就得到了PWM波形u0。圖紙?zhí)摼�uof表示uo中的基波分量。

像這種在ur的半個周期內(nèi)三角波載波只在一個方向變化，所得得到輸出電壓的PWM波形也只在一個方向變化的控制方式稱為單極性PWM控制方式。