【文章內(nèi)容簡介】 出，各i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波N等分，看成N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。上述原理可以稱為面積等效原理，它是PWM控制技術的重要理論基礎。下面分析用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波。圖313可以看到把半波分成N等份，就可以把正弦半波看成N個彼此相連的脈沖序列組成的波形，然后把脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使它們面積相等，就可以得到脈沖序列。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。 312沖量相同的各種窄脈沖的響應波形313 用PWM波代替正弦半波要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。 PWM逆變電路及其控制方法目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術。逆變電路是PWM控制技術最為重要的應用場合。PWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實用的幾乎都是電壓型。根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到所需PWM波形。缺點：繁瑣，當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化輸出波形作調(diào)制信號，進行調(diào)制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；等腰三角波應用最多，其任一點水平寬度和高度成線性關系且左右對稱；與任一平緩變化的調(diào)制信號波相交，在交點控制器件通斷，就得寬度正比于信號波幅值的脈沖，符合PWM的要求。調(diào)制信號波為正弦波時，得到的就是SPWM波；調(diào)制信號不是正弦波，而是其他所需波形時，也能得到等效的PWM波。結合IGBT單相橋式電壓型逆變電路對調(diào)制法進行說明：設負載為阻感負載，工作時V1和V2通斷互補，V3和V4通斷也互補。控制規(guī)律：正半周，通，斷，和交替通斷，負載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段為正，一段為負，負載電流為正區(qū)間，和導通時，等于，關斷時，負載電流通過和續(xù)流，=0，負載電流為負區(qū)間，為負，實際上從和流過，仍有=，斷，通后，從和續(xù)流，=0，總可得到和零兩種電平。負半周，讓保持通，保持斷，和交替通斷，可得和零兩種電平。 321 單相橋式逆變電路單極性PWM控制方式（單相橋逆變）：在和的交點時刻控制IGBT的通斷，正半周，保持通，保持斷，當時使通，斷，=，當時使斷，通，=0。負半周，保持斷，保持通，當時使通，斷，=，當時使斷，通，=0，虛線表示的基波分量。波形見圖322。圖322 單極性PWM控制方式波形同一相上下兩臂的驅動信號互補，為防止上下臂直通造成短路，留一小段上下臂都施加關斷信號的死區(qū)時間。死區(qū)時間的長短主要由器件關斷時間決定。死區(qū)時間會給輸出PWM波帶來影響，使其稍稍偏離正弦波。計算法中一種較有代表性的方法，圖323。輸出電壓半周期內(nèi)，器件通、斷各3次（不包括0和π），共6個開關時刻可控。為減少諧波并簡化控制，要盡量使波形對稱。首先，為消除偶次諧波，使波形正負兩半周期鏡對稱，即： () 其次，為消除諧波中余弦項，使波形在半周期內(nèi)前后1/4周期以π/2為軸線對稱。 ()四分之一周期對稱波形，用傅里葉級數(shù)表示為： ()圖323 特定諧波消去法的輸出PWM波形 式中，an為 圖323，能獨立控制、和共3個時刻。該波形的為 式中n=1,3,5,… () 確定的值，再令兩個不同的=0就可建三個方程，求得、和消去兩種特定頻率的諧波：在三相對稱電路的線電壓中，相電壓所含的3次諧波相互抵消，可考慮消去5次和7次諧波，得如下聯(lián)立方程： （25） （26） （27）給定，解方程可得、和。變，、和也相應改變。一般，在輸出電壓半周期內(nèi)器件通、斷各k次，考慮PWM波四分之一周期對稱，k個開關時刻可控，除用一個控制基波幅值，可消去k－1個頻率的特定諧波，k越大，開關時刻的計算越復雜。 SPWM控制方式一．SPWM包括單極性和雙極性兩種調(diào)制方法，（1）如果在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波只在正或負的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式。（2）如果在正弦調(diào)制波半個周期內(nèi)，三角載波在正負極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負之間變化，叫做雙極性控制方式。(a)單極性SPWM法 (1)調(diào)制波和載波：曲線②是正弦調(diào)制波，其周期決定于需要的調(diào)頻比kf，振幅值決定于ku,曲線①是采用等腰三角波的載波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于ku=1時正弦調(diào)制波的振幅值，每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相同(即單極性)。 調(diào)制波和載波的交點，決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖音的間隔寬度，每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。 (2) 單極性調(diào)制的工作特點：每半個周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時通時斷地工作，另一個完全截止；而在另半個周期內(nèi)，兩個器件的工況正好相反，流經(jīng)負載ZL的便是正、負交替的交變電流。 單極性PWM控制方式(b)雙極性SPWM法 (1)調(diào)制波和載波： 調(diào)制波仍為正弦波，其周期決定于kf，振幅決定于ku,中曲線①，載波為雙極性的等腰三角波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，與ku=1時正弦波的振幅值相等。 調(diào)制波與載波的交點決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的，但是，由相電壓合成為線電壓(uab=uaub。ubc=ubuc。uca=ucua)時，所得到的線電壓