multisim仿真教程正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路1

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正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路

SPWM控制的基本原理

图11.8.1（a）示出正弦波的正半周波形，并将其划成为N等份，这样就可把正弦波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲的宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脉冲顶部是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。

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SPWM（Sine Pulse Width Modulation正弦波脉宽调制）的控制思想，就是利用逆变器的开关元件，由控制线路按一定的规律控制开关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得一组等幅、等距而不等宽的脉冲序列。其脉宽基本上按正弦分布，以此脉冲列来等效正弦波电压波。

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SPWM正弦波脉宽调制的特点是输出脉冲列是不等宽的，宽度按正弦规律变化，故输出电压的波形接近正弦波。

SPWM是采用一个正弦波与三角波相交的方案确定各分段矩形脉冲的宽度。通常采用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波上下宽度与高度成线性关系且左右对称。

当它与正弦波的调制信号波形相交时，所得到的就是SPWM波形。如在交点时刻控制电路中开关器件的通断，就可以得到宽度正比与信号波幅值的脉冲。这正好符合SPWM控制的要求。

2.单极性PWM控制方式

一个电压型单相桥式逆变电路如图11.8.2所示，采用电力晶体管作为开关器件。设负载为电感性，对各晶体管的控制按下面的规律进行：在正半周期，让晶体管VT1一直保持导通，而让晶体管VT4交替通断。

当VT1和VT4导通时，负载上所加的电压为直流电源电压UD。当VT1导通而使VT4 关断后，由于电感性负载中电流不能突变，负载电流将通过二极管ＶＤ３续流，负载上所加电压为零。

如负载电流较大，那么直到使ＶＴ4再一次导通之前，ＶＤ3一直持续导通。如负载电流较快地衰减到零。这样，负载上的输出电压ｕｏ就可得到零和ＵＤ交替的两种电平。

同样，在负半周期，让晶体管ＶＴ2保持导通。当ＶＴ３　导通时，负载被加上负电压-ＵＤ；当ＶＴ３关断时，ＶＴ３关断时，ＶＤ４续流，负载电压为零，负载电压ｕｏ可得到-ＵＤ和两种电平。这样，在一个周期内，逆变器输出的ＰＷＭ波形就由+UD和0三种电平组成。

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控制VT4或VT3通断的方法如图11.8.3所示。载波uc在调制信号波ur的正半周为正极性的三角波，在负半周为负极性的三角波。调制信号ur为正弦波。在ur和uc的交点时刻控制晶体管VT4或VT3的通断。在ur的正半周，VT1保持导通，当ur>uc时使VT4导通，负载电压uo=UD，当ur<uc时使VT4导通，uo=UD;在ur的负半周，VT1关断，VT2保持导通，当ur<uc时使VT3导通，u0=-UD，当ur>uc时使VT3关断，uo=0。

这样，就得到了PWM波形u0。图纸虚线uof表示uo中的基波分量。

像这种在ur的半个周期内三角波载波只在一个方向变化，所得得到输出电压的PWM波形也只在一个方向变化的控制方式称为单极性PWM控制方式。