正弦波UPS中逆變電路結(jié)構(gòu)及SPWM方法

⒈當(dāng)三角波頻率與正弦波頻率之比N>20以上時(shí)，在比較器輸出端產(chǎn)生的矩形脈沖，其寬度正比于正弦波幅值與三角波幅值之比。

因此，只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)輸入到比較器的正弦波電壓的幅值大小，就可以調(diào)節(jié)脈沖寬度，從而調(diào)節(jié)了逆變器輸出的正弦波電壓的大小。這一特點(diǎn)也使得由三角波調(diào)制電路構(gòu)成的逆變電路具有自動(dòng)穩(wěn)壓的功能。

⒉當(dāng)正弦波幅度小于三角波幅度時(shí)，逆變器輸出電壓波形中只含有基波和17、19…次諧波，而不包含3、5、7…等低次諧波分量，僅存在與三角波頻率相近的高次諧波。

正弦波的頻率是50Hz，通常三角波的頻率是10-20KHz左右。因此，在采用三角波調(diào)制法的逆變電路中，輸出電壓的波形中實(shí)際上不包含低次諧波分量，它們所包含的最低諧波分量的頻率都在幾十KHz以上。因此，在這種逆變電路中，逆變器所需的合成器(即輸出濾波器)的尺寸、重量和成本可以大大減小。

⒊若增大正弦波的幅度，使正弦波幅度大于三角波幅度時(shí)，逆變電路輸出的調(diào)制波中，將開始出現(xiàn)3、5、7…等低次諧波分量。這會(huì)導(dǎo)致逆變輸出正弦波電壓的失真度增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電路進(jìn)入自動(dòng)保護(hù)關(guān)機(jī)狀態(tài)。因此在調(diào)試時(shí)要主意正弦波的幅度不能超過三角波的幅度。

上述正弦波調(diào)制法已經(jīng)成為一種經(jīng)典的正弦波調(diào)制方法，在逆變電路中被廣泛使用。

2 雙極性SPWM調(diào)制

在雙極性調(diào)制電路中，需要一路正弦波信號(hào)和一路三角波信號(hào)，三角波信號(hào)的幅值必須略大于正弦波信號(hào)的峰-峰值。

如圖4a所示，若將正弦波送到單電源比較器的同相輸入端，將三角波送到比較器的反相輸入端，則在電壓比較器的輸出端將得到一連串脈沖方波序列，其特點(diǎn)是：在正弦波的正半周中，對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較窄，而對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較寬。而在正弦波的負(fù)半周中，對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較寬，而對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較窄。

由于這種調(diào)制電路輸出的SPWM波信號(hào)中既包含了正弦信號(hào)正半周的信息，又包含了負(fù)半周的信息，所以稱為雙極性調(diào)制。

由于高頻機(jī)通常采用半橋式功放電路，需要兩路大小相等、相位相反的SPWM信號(hào)，因此在高頻機(jī)中，將由此得到的雙極性調(diào)制信號(hào)分為兩路，將其中一路反相180°，即可得到兩路大小相同、相位相反的SPWM信號(hào)。

圖4b所示為另一種調(diào)制電路。它與圖4a的區(qū)別是將正弦波送到比較器的反相輸入端，而將三角波送到比較器的同相輸入端。由此得到的SPWM信號(hào)的波形與圖4a的相反，SPWM波寬度的變化規(guī)律也相反。將其分為兩路，并將其中一路反相后，同樣可以得到兩路大小相等、相位相反的SPWM信號(hào)。

3 單極性SPWM調(diào)制

在單極性調(diào)制電路中，也需要一路正弦波信號(hào)和一路三角波信號(hào)，但三角波信號(hào)的幅值只須略大于正弦波信號(hào)正半周的幅值或負(fù)半周的幅值。并且與正弦波的正半周或負(fù)半周對(duì)齊。

如圖5單極性調(diào)制電路示意圖所示，若將正弦波送到單電源比較器的同相輸入端，將三角波送到比較器的反相輸入端，則在三角波幅值大于正弦波的幅值時(shí)，比較器將輸出一個(gè)負(fù)向脈沖，這個(gè)正向脈沖的寬度等于三角波大于正弦波部分所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。而在三角波幅值小于正弦波的幅值時(shí)，比較器將輸出一個(gè)正向脈沖，這個(gè)正向脈沖的寬度等于三角波小于正弦波部分所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。從圖5可見：這時(shí)在電壓比較器的輸出端將得到一串脈沖方波序列，其特點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于正弦波正半周幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較窄，而對(duì)應(yīng)于正弦波正半周幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較寬。對(duì)應(yīng)于正弦波的負(fù)半周，則輸出脈沖方波的幅值為0。

由于這種調(diào)制電路輸出的SPWM波信號(hào)中只包含了正弦信號(hào)正半周或負(fù)半周的信息，所以稱為單極性調(diào)制。

在工頻機(jī)中通常采用全橋式功放電路，需要4路不同的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此必須