SPWM逆變電路的調製方式

2021-02-19 電工電氣學習

在PWM逆變電路中,載波信號頻率與調製信號頻率之比N=稱為載波比。根據載波和信號波是否同步及載波比的變化情況,PWM逆變電路可以有異步調製和同步調製兩種控制方式。

1、異步調製

載波信號和調製信號不保持同步關係的調製方式稱為異步方式。圖1b的波形就是異步調製三相SPWM波形。在異步調製方式中,調製信號頻率變化時,通常保持載波頻率固定不變,因而載波比N是變化的。這樣,在調製信號的半個周期內,輸出脈衝的個數不固定,脈衝相位也不固定,正負半周期的脈衝不對稱,同時,半周期內前後1/4周期的脈衝也不對稱。

當調製信號頻率較低時,載波比N較大,半周期內的脈衝數較多,正負半周期脈衝不對稱和半周期內前後1/4周期脈衝不對稱的影響都較小,輸出波形接近正弦波。當調製信號頻率增高時,載波比N就減小,半周期內的脈衝數減少,輸出脈衝的不對稱性影響就變大,還會出現脈衝的跳動。同時,輸出波形和正弦波之間的差異也變大,電路輸出特性變壞。對於三相SPWM型逆變電路來說,三相輸出的對稱性也變差。因此,在採用異步調製方式時,希望儘量提高載波頻率,以使在調製信號頻率較高時仍能保持較大的載波比,改善輸出特性。

2、同步調製

載波比N等於常數,並在變頻時使載波信號和調製信號保持同步的調製方式稱為同步調製。在基本同步調製方式中,調製信號頻率變化時載波比N不變。調製信號半個周期內輸出的脈衝數是固定的,脈衝相位也是固定的。在三相SPWM逆變電路中,通常公用一個三角波載波信號,且取載波比N為3的整數倍,以使三相輸出波形嚴格對稱,同時,為了使一相的波形正負半周對稱,N應取為奇數。圖1的例子是N=9時的同步調製三相SPWM波形。

圖1  同步調製三相SPWM波形

當逆變電路輸出頻率很低時,因為在半周期內輸出脈衝的數目是固定的,所以由SPWM調製而產生的附近的諧波頻率也相應降低。這種頻率較低的諧波通常不易濾除,如果負載為電動機,就會產生較大的轉矩脈動和噪聲,給電動機的正常工作帶來不利影響。

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