脉宽调制(PWM)型逆变电路图 工作原理

    图3-17所示是一个正弦半波波形，将其划分成N等分。将每一等分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波来代替。显然，各个矩形波宽度不同，但它们的宽度大小按正弦规律曲线变化。正弦波的负半周也可以用相同的方法，以一组等高不等宽的矩形负脉冲来代替。对上述等效调宽脉冲，在选定了等分数N后，可以借助计算机严格地算出各段矩形脉冲宽度，以作为控制逆变器开关器件通断的依据。这种由控制电路按一定的规律控制开关的通断，从而得到一组等效正弦波的等幅不等宽的矩形脉冲的方法称为
正弦脉宽调制(SPWM)技术。
   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，当它与任何一个平缓变化的调制信号波相交时，如果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于信号波幅值的脉冲，这正好符合PWM控制的要求。当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。
  图3-18所示是采用功率晶体管作为开关器件的电压型单相桥式逆变电路，设负载为电感性，L足够大，能保证负载电流io连续。
  对各晶体管的控制应按下面规律进行：在信号ur正半周期间，让晶体管VT1保持导通，而让晶体管VT4交替通断。当VT1和VT4导通时，加在负载上的电压uo=Ud。当VT1导通而VT4关断时，由于感性负载中的电流不能突变，负载电流io将通过二极管VD2、VD3续流，则负载上所加电压uo=0。如果负载电流较大，那么直到使VT4再一次导通之前，VD3一直保持导通。

  如果负载电流较快地衰减到零，在VT4再一次导通之前，负载电压也一直为零。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，在负半周期间，让晶体管VT2保持导通，当VT3导通时uo--Ud，当VT3关断时，VD1、VD4续流,uo=0，负载电压uo
可得到-Ud和零交替的两种电平。这样，在1个周期内，逆变器输出的PWM波形就由±Ud
和0三种电平组成。
  控制VT4或VT3通断的方法如图3-19所示。载波uc在信号波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uo=Ud；当uc<uo时使VT4关断，uo-=0；在ur的负半周，VT1关断，VT2保持导通，当ur<uc
时使VT3导通，uo=-Ud；当ur>uc时使VT3关断，uo=0。这样，就得到了SPWM波形uo，图中的虚线uof表示uo中的基波分量。像这种在ur的半个周期内三角载波只在一个方向变
化，所得到的PWM波形也只在一个方向变的控制方式称为单极性PWM控制方式。
  在PWM型逆变电路中，使用较多的是如图3-20所示的三相桥式逆变电路。u、v和w三相的PWM控制通常公用1个三角载波uc，三相调制信号uru、urv和urw的相位依次相差120°。u、v和w各相功率开关器件的控制规律相同，现以u相为例来说明。当Uru>uc时，给上桥臂晶体管VT1以触发导通信号，给下桥臂晶体管VT4以关断信号，则u相相对于直流电源假想中点N'的输出电压UuN’=Ud/2。当uru<uc时，给VT4以导通信号，给VT1以关断信号，则UuN’=-Ud/2。VT1和VT4的驱动信号始终是互补的。当给VT1(VT4)加导通信号时，可能是VT1(VT4)导通，也可能是二极管VD1(VD4)续流导通，这要由感性负载中原来电流的方向和大小来决定，和单相桥式逆变电路单极性PWM控制时的情况相同。v和w相的控制方式与u相相同。


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