【正文】 這就使 逆變器的開關(guān)頻率 不固定。 ? 由于同步調(diào)制時的開關(guān)頻率隨 fr的變化而變化，所以對于需要設(shè)置輸出濾波器的正弦波逆變器（如 UPS逆變電源）而言， 輸出濾波器參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)較為困難 。 電壓型正弦波逆變器 電壓型正弦波逆變器 3）同步調(diào)制 ② 由于載波比 N保持一定，當(dāng) fr變化時，一個調(diào)制波周期中的脈沖數(shù)將固定不變。 ③ 當(dāng)載波比 N為奇數(shù)時，一個調(diào)制波正、負(fù)半個周期以及半個周期中的前后 1/4周期的脈沖波形具有對稱性。 tωtωa ) b )u tωtωurucurucupupu oo oouupOOtwtw 電壓型正弦波逆變器 3）同步調(diào)制 從上圖可以分析： 一方面，當(dāng)載波比為奇數(shù)時，由于 SPWM波形的對稱性，無論調(diào)制波頻率 fr高低，都不會導(dǎo)致基波相位的跳變； 另一方面，由于同步調(diào)制時的開關(guān)頻率隨調(diào)制波頻率 fr的變化而變化，因此對于需要設(shè)置輸出濾波器的正弦波逆變器而言，輸出濾波器參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)較為困難。 uupOOtwtw同步調(diào)制時， SPWM的高頻性能好，而低頻性能較差 圖6 1 0ucurUurVurWuuUN 39。uVN 39。OttttOOOuW N 39。2Ud?2Ud3）同步調(diào)制 ? 三相電路中公用一個三角波載波，且取 N為 3的整數(shù)倍，使三相輸出對稱。（為使一相的 PWM波正負(fù)半周鏡對稱） ? fr很低時 ， fc也很低 ， 由調(diào)制帶來的諧波不易濾除 ? fr很高時 ， fc會過高 ， 使開關(guān)器件難以承受 。 電壓型正弦波逆變器 4） 分段同步調(diào)制 ? 對比同步與異步調(diào)制發(fā)現(xiàn)兩者具有互補(bǔ)的性能特點(diǎn)，但是對于各自不足的改進(jìn)，都是通過提高開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)，而提高開關(guān)頻率會導(dǎo)致開關(guān)損耗增加。 ? 是否可將 同步與異步調(diào)制相結(jié)合 ，構(gòu)成一種新的調(diào)制方案呢？ ? 分段同步調(diào)制上是在結(jié)合 異步調(diào)制優(yōu)點(diǎn)（低頻特性好）基礎(chǔ)上，并克服了同步調(diào)制的不足（低頻特性差）而產(chǎn)生的。 ? 分段同步調(diào)制，就是首先將 fr的變化范圍劃分為若干個頻段區(qū)域， 在每個頻段區(qū)域中，采用同步調(diào)制 （載波比 N為奇數(shù)且恒定）。 電壓型正弦波逆變器 4） 分段同步調(diào)制 ? 在 fr高的頻段采用較低的 N，使載波頻率不致過高 ? 在 fr低的頻段采用較高的 N，使載波頻率不致過低 ? 為防止 fc在切換點(diǎn)附近時載波比來回跳動 ， 采用滯后切換的方法 ? 在不同頻段內(nèi)，載波頻率的變化范圍基本一致， fc大約在 ～ 2kHz之間。 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0/rfH zfc/KHzfC O 2fC O 1o 圖 調(diào)制波頻率 fr變化時基于滯環(huán)特性的分段同步調(diào)制載波頻率切換 電壓型正弦波逆變器 電壓型正弦波逆變器 5） SPWM脈沖信號的生成 ? SPWM脈沖信號的生成是指：通過模擬或數(shù)字電路對載波信號和調(diào)制波信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋容^運(yùn)算處理，從而生成與調(diào)制波信號相對應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，以此驅(qū)動正弦波逆變器的功率開關(guān)。 ,cruucmUrmU ? 2? c三 角 載 波 u ru(矩 形 調(diào) 制 波 參 考 波 ）twtwtwtwru cu???G 2 G 3U , UabU DUDU??G 1 G 4,UU 2?2?2????22??2?+22??V T 1 T V 導(dǎo) 通V T 2 T 3 、 V導(dǎo) 通b（ ） 載 波 、 調(diào) 制 波c（ ） 驅(qū) 動 信 號d（ ） 輸 出 電 壓5） SPWM脈沖信號的生成 ? SPWM脈沖信號的生成主要包括 模擬生成法 和 數(shù)字生成法 。 (1) 模擬生成法 ——模擬比較法 ? 是將載波信號（如三角波信號）和調(diào)制波信號（如正弦波信號）通過模擬比較器進(jìn)行比較運(yùn)算，從而輸出SPWM脈沖信號。 比 較 器+ 電壓型正弦波逆變器 uupOOtwtw5） SPWM脈沖信號的生成 (2) 數(shù)字生成法 1——自然采樣法 ? 是通過聯(lián)立三角載波信號和正弦調(diào)制波信號的函數(shù)方程并求解出三角載波信號和正弦調(diào)制波信號交點(diǎn)的時間值，從而求出相應(yīng)的脈寬和脈沖間隙時間以生成 SPWM脈沖信號。 ? 自然采樣法實(shí)際上就是模擬比較法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)，其原理如右圖所示 。 AtBt39。2t39。2tB1t 2t 3tcTMs i nt1w1 ttSPWM脈沖信號自然采樣法生成原理 電壓型正弦波逆變器 5） SPWM脈沖信號的生成 (2) 數(shù)字生成法 1——自然采樣法 ? 若令三角載波幅值 Ucm＝ 1，調(diào)制度為 M，正弦調(diào)制波角頻率為ωr，則正弦調(diào)制波的瞬時值為 ? 由右圖，并根據(jù)相似三角形的幾何關(guān)系可得自然采樣法 SPWM脈寬 t2的表達(dá)式為 AtBt39。2t39。2tB1t 2t 3tcTMs i nt1w1 ttSPWM脈沖信號自然采樣法生成原理 1s inru M tw?2 1 1[ 1 ( s in s in )22c ABT Mt t tww? ? ? 電壓型正弦波逆變器 ω tu0 規(guī)則采樣法 電壓型正弦波逆變器 ? 規(guī)則采樣法原理 ? 三角波兩個正峰值之間為一個采樣周期 Tc， 每個脈沖的中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為對稱 ， 正弦調(diào)制信號波 ts inaurr w?ωr為信號波角頻率 a稱為 調(diào)制度 ， 0≤ a1； ucuOurTcA DBOtuotAtDtB? ? ?39。? ?39。2?2?C 電壓型正弦波逆變器 ucuOurTcA DBOtuotAtDtB? ? ?39。? ?39。2?2?CrDcs in1atTw ??c r Ds i nT a t?w?三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度 ? ? )s i n1(42139。 Drcc taTT w?? ????cCD A BhT?s i n rDC D t?w?1h? AB ??據(jù)此，便可控制 PWM的產(chǎn)生 ? 規(guī)則采樣法原理 顯然脈沖寬度按正弦規(guī)律變化 電壓型正弦波逆變器 crD( 1 s in )2pT at?w??圖 6 1 2ucuOturTcA DBOtuotAtDtB? ? ?39。? ?39。2?2?C? 規(guī)則采樣法原理 O w t U d U d crD( 1 s in )2ncpTT a t? ? w? ? ? ?c r Ds i np d n d dP U U T a t U? ? w? ? ?等效寬度仍按正弦規(guī)律變化 電壓型正弦波逆變器 5） SPWM脈沖信號的生成 (4) 數(shù)字生成法 3——特定諧波消除法 ? 利用 PWM波形的傅立葉級數(shù)分解，通過數(shù)個特定諧波幅值為零以及基波幅值控制方程式的聯(lián)立，求解出 PWM波形脈沖沿的轉(zhuǎn)換角，從而實(shí)現(xiàn) SPWM脈沖信號的發(fā)生。 π / 2π3 π / 2 2 πO twpuSPWM脈沖信號特定諧波消除法生成的 PWM脈沖波形 電壓型正弦波逆變器 5） SPWM脈沖信號的生成 (4) 數(shù)字生成法 3——特定諧波消除法 ? 為了減小諧波和簡化波形發(fā)生，首先考慮消除偶次諧波，為此 PWM脈沖波形的正、負(fù)半周應(yīng)對稱與零點(diǎn)，即 f（ ωt） = － f（ π+ωt）；另外，為了消除諧波中的余弦項(xiàng)，則必須使 PWM脈沖波形奇對稱，即 f（ ωt） = － f（ π－ ωt） π / 2π3 π / 2 2 πO twpuSPWM脈沖信號特定諧波消除法生成的 PWM脈沖波形 電壓型正弦波逆變器 電壓型正弦波逆變器 5） SPWM脈沖信號的生成 (4) 數(shù)字生成法 3——特定諧波消除法 ? 為說明諧波消除的算法原理，令 1/4個調(diào)制波周期中脈沖沿的轉(zhuǎn)換角αi（ i=1， 2， 3… ， K）滿足如下條件 0≤α1≤α2≤α3≤…≤α K≤π/2 π / 2π3 π / 2 2 πO twpuSPWM脈沖信號特定諧波消除法生成的 PWM脈沖波形 1?2?k?5） SPWM脈沖信號的生成 (4) 數(shù)字生成法 3——特定諧波消除法 ? 根據(jù)傅立葉級數(shù)分解，上述 PWM脈沖波形的諧波和基波幅值分別為 ? 由于有 K個轉(zhuǎn)換角 αi（ i=1， 2， 3… ， K）需要求解，上述基波和諧波幅值方程只有 K個自由度。 /2() 0 144 s i n ( ) [ 1 2 ( 1 ) c o s ]m im n iiEU E n t d t nn? w w ??? ?? ? ? ? ? ???1( 1 ) 14 [ 1 ( 1 ) c o s ]m imiiEU ?