SPWM型變頻器的主電路,單項SPWM與三相SPWM的控制原理
2020-12-07 電子產品世界
PWM的全稱是Pulse Width ModulaTIon（脈衝寬度調製），它是通過改變輸出方波的佔空比來改變等效的輸出電壓。廣泛地用於電動機調速和閥門控制，比如電動車電機調速就是使用這種方式。所謂SPWM，就是在PWM的基礎上改變了調製脈衝方式，脈衝寬度時間佔空比按正弦規律排列，這樣輸出波形經過適當的濾波可以做到正弦波輸出。它廣泛地用於直流交流逆變器等，比如高級一些的UPS就是一個例子。三相SPWM是使用SPWM模擬市電的三相輸出，在變頻器領域被廣泛的採用。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/365266.htmSPWM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，在電路中的直流側並聯了電阻R0和可控電晶體V0，當泵升電壓超過一定數值時，使V0導通，讓R0消耗掉多餘的電能。
單項SPWM與三相SPWM的控制原理
單項SPWM控制原理
圖1是採用電力電晶體作為開關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採用雙極性控制方式時的波形如圖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，其控制方式一般都採用雙極性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一個三角波載波uc，三相調製信號urU、urV?和urW的相位依次相差120°。U、V和W各相功率開關器件的控制規律相同，現以U相為例來說明。當urU》uc時，給上橋臂電晶體V1以導通信號，給下橋臂電晶體V4以關斷信號，則U相相對於直流電源假想中點N′的輸出電壓uUN′=Ud/2。當urU《uc時，給V4以導通信號，給V1以關斷信號，則uUN′=Ud／2。
V1和V4的驅動信號始終是互補的。當給V1（ V4）加導通信號時，可能是 V1（ V4）導通，也可能二極體VD1（VD4）續流導通，這要由感性負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。可以看出，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現單極性控制。
圖中線電壓uUV的波形可由uUN′-uVN′得出。可以看出，當臂1和6導通時，uUV=Ud，當臂3和4導通時，uUV=-Ud，當臂1和3或4和6導通時，uUV=0，因此逆變器輸出線電壓由+Ud、-Ud和零三種電平構成。負載相電壓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、下兩個臂的驅動信號都是互補的。但實際上為了防止上、下兩個臂直通而造成短路，在給一個臂施加關斷信號後，再延遲Δt時間，才給另一個臂施加導通信號。延遲時間的長短主要由功率開關器件的關斷時間決定。這個延遲時間將會給輸出的PWM波形帶來影響，使其偏離正弦波。
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