正弦脉宽调制逆变器

   全控型器件作开关管构成的正弦脉宽调制(⒏nⅡ⒍山l Pulse Width Modulation,SPWM)逆变器,可使装置的体积小、工作频率高、控制灵活、调节性能好、成本低。SPWM逆变器,简单地说,就是控制开关管的通断顺序和时间分配规律,在输出端获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列的逆变器,SPWM是目前直流一交流变换中最重要的变换技术。JANTX2N7225

   根据采样控制理论,冲量相等而形状不同的窄脉冲作用于惯性系统时,其输出响应基本相同,且脉冲越窄,输出的差异越小。换句话说,如果把各输出波形用傅里叶变换分析,则其低频段特性非常接近,仅在高频段略有差异。这是一个非常重要的结论,它表明惯性系统的输出响应主要取决于系统的冲量,即窄脉冲的面积,而与窄脉冲的形状无关。图512给出了几种典型的形状不同而冲量相同的窄脉冲,图512(a)为矩形脉冲,图512(b)为三角形脉冲,图512(c)为正弦半波脉冲,图512(d)为单位脉冲,它们的面积(冲量)均相同,当它们分别作用于同一个惯性系

统时,其输出响应波形基本相同。

   上述原理可称为面积等效原理,运用此原理可以用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦波。图513(a)画出了正弦波的正半波,并将其划分为虍等份(图中乃=7)。将每一等份中的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替,可得到如图⒌13(b)所示的脉冲序列,这就是PWM(Pulse Width Modulat0n)波。显然,该脉冲序列的宽度按正弦规律变化,根据面积等效原理,它与正弦半波是等效的。同样,正弦波的负半波也可用相同的方法,用一组等高不等宽的负脉冲序列来代替,因此正弦波一个完整周期的等效脉冲波可以用如图515或图518输出电压“。所示的脉冲序列表示。对上述等效调宽脉冲,在选定了等份数虍后,可以借助计算机严格地算出各个脉冲宽度和间隔,以作为控制逆变器开关管通断的依据。像这种脉冲幅值相等,而脉冲宽度按正弦规律变化从而和正弦波等效的PWM波形称为sPWM波。要改变等效正弦波的幅值时,只要按照以上规律改变各脉冲的宽度即可。