SPWM型變頻器的主電路，單項(xiàng)SPWM與三相SPWM的控制原理

　　PWM的全稱是Pulse Width ModulaTIon（脈沖寬度調(diào)制），它是通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓。廣泛地用于電動(dòng)機(jī)調(diào)速和閥門控制，比如電動(dòng)車電機(jī)調(diào)速就是使用這種方式。所謂SPWM，就是在PWM的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時(shí)間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。它廣泛地用于直流交流逆變器等，比如高級(jí)一些的UPS就是一個(gè)例子。三相SPWM是使用SPWM模擬市電的三相輸出，在變頻器領(lǐng)域被廣泛的采用。

　　SPWM型變頻器的主電路

　　使用單相電源和三相電源的SPWM型變頻器主電路分別如圖1和圖2所示。

　　圖2中為了限制泵升電壓，在電路中的直流側(cè)并聯(lián)了電阻R0和可控晶體管V0，當(dāng)泵升電壓超過一定數(shù)值時(shí)，使V0導(dǎo)通，讓R0消耗掉多余的電能。

　　單項(xiàng)SPWM與三相SPWM的控制原理

　　單項(xiàng)SPWM控制原理

　　圖1是采用電力晶體管作為開關(guān)器件的電壓型單相橋式逆變電路 。?

　　控制V4或V3通斷的方法如圖2所示。

　　圖1所示的單相橋式逆變電路采用雙極性控制方式時(shí)的波形如圖3所示。

　　三相SPWM控制原理

　　在PWM型逆變電路中，使用最多的是圖1（a）所示的三相橋式逆變電路，其控制方式一般都采用雙極性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一個(gè)三角波載波uc，三相調(diào)制信號(hào)urU、urV?和urW的相位依次相差120°。U、V和W各相功率開關(guān)器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以U相為例來說明。當(dāng)urU》uc時(shí)，給上橋臂晶體管V1以導(dǎo)通信號(hào)，給下橋臂晶體管V4以關(guān)斷信號(hào)，則U相相對(duì)于直流電源假想中點(diǎn)N′的輸出電壓uUN′=Ud/2。當(dāng)urU《uc時(shí)，給V4以導(dǎo)通信號(hào)，給V1以關(guān)斷信號(hào)，則uUN′=Ud／2。

　　V1和V4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)始終是互補(bǔ)的。當(dāng)給V1（ V4）加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是 V1（ V4）導(dǎo)通，也可能二極管VD1（VD4）續(xù)流導(dǎo)通，這要由感性負(fù)載中原來電流的方向和大小來決定，和單相橋式逆變電路雙極性SPWM控制時(shí)的情況相同。V相和W相的控制方式和U相相同。uUN′、uVN′和uWN′的波形如圖1（b）所示?？梢钥闯?，這些波形都只有±Ud/2兩種電平。像這種逆變電路相電壓（uUN′、uVN′和?uWN′）只能輸出兩種電平的三相橋式電路無法實(shí)現(xiàn)單極性控制。

　　圖中線電壓uUV的波形可由uUN′-uVN′得出。可以看出，當(dāng)臂1和6導(dǎo)通時(shí)，uUV=Ud，當(dāng)臂3和4導(dǎo)通時(shí)，uUV=-Ud，當(dāng)臂1和3或4和6導(dǎo)通時(shí)，uUV=0，因此逆變器輸出線電壓由+Ud、-Ud和零三種電平構(gòu)成。負(fù)載相電壓uUN可由下式求得

　　從圖中可以看出，它由（±2/3）Ud，（±1/3）Ud和零共5種電平組成。

　　在雙極性SPWM控制方式中，同一相上、下兩個(gè)臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)都是互補(bǔ)的。但實(shí)際上為了防止上、下兩個(gè)臂直通而造成短路，在給一個(gè)臂施加關(guān)斷信號(hào)后，再延遲Δt時(shí)間，才給另一個(gè)臂施加導(dǎo)通信號(hào)。延遲時(shí)間的長(zhǎng)短主要由功率開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間決定。這個(gè)延遲時(shí)間將會(huì)給輸出的PWM波形帶來影響，使其偏離正弦波。