【正文】 有重要的意義對(duì)器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)：將信息電子電路傳來(lái)的信號(hào)按控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)。一般采用光隔離或磁隔離。光隔離一般采用光耦合器。光耦合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)。內(nèi)部電路如圖49所示。圖49　光電耦合器光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號(hào)處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當(dāng)輸入電信號(hào)加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接受器件接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)直接輸出，或者將電信號(hào)放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電－光－電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇椋蚨斎攵伺c輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。光電耦合器因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此在實(shí)際使用過(guò)程中，具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：(1) 能夠有效抑制接地回路的噪聲，消除地干擾，使信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)與主控制端在電氣上完全隔離，避免了主控制系統(tǒng)受到意外損壞。(2) 體積小，器件多采用雙列直插封裝，具有單通道、雙通道以及多達(dá)八通道等多種結(jié)構(gòu)，使用十分方便。(3) 由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐裕孕盘?hào)從光源單向傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r(shí)不會(huì)出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號(hào)也不會(huì)影響輸入端。圖410　運(yùn)算放大器如果在、端分別同時(shí)加輸入電壓、+，則有：= （41） 其中：開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)。這種輸入方式稱為差動(dòng)輸入，稱為差動(dòng)輸入電壓。反相比例器：輸入信號(hào)加入反相輸入端，電路如圖411所示。圖411　反相比例器解方程：= （）/（+ ）（++）+（） （42）因?yàn)橐话愫艽?，很小，很大。所? （43）由此可以得出：主電路輸出電壓= 同一相上下兩個(gè)臂交替導(dǎo)電，在任一瞬間，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。主電路輸出電壓波形如圖所示：圖412　Vpwm1輸出電壓波形圖413　Vpwm4輸出電壓波形正弦調(diào)制參考波的幅值與調(diào)制參考波的頻率共同產(chǎn)生三相調(diào)制參考波正弦電壓V2(t)、V3(t)、V4(t)。V2(t)、V3(t)、V4(t)再與頻率和幅值都固定的雙極性三角載波電壓V1(t)相比較產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制6個(gè)全控型開(kāi)關(guān)器件的通、斷狀態(tài)，從而控制逆變器輸出的三相交流相電壓的瞬時(shí)值。a、b、c三相的PWM控制通常公用一個(gè)三角波載波V1，三相的調(diào)制信號(hào)VVV4依次相差。a、b和c各相功率開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同，先以a相為例來(lái)說(shuō)明。V2＞V1時(shí)，給上橋臂以導(dǎo)通信號(hào)，給下橋臂以關(guān)斷信號(hào)，則a相相對(duì)于直流電源假想中點(diǎn)N’的輸出電壓= /2。當(dāng)V2＜V1時(shí)，給以導(dǎo)通信號(hào)，給以關(guān)斷信號(hào)，則=/2。和的驅(qū)動(dòng)信號(hào)始終是互補(bǔ)的。當(dāng)給（）加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是（）導(dǎo)通，也可能是二極管（）續(xù)流導(dǎo)通，這要由阻感負(fù)載中電流的方向來(lái)決定，這種和單相橋式PWM型逆變電路在雙極性控制時(shí)的情況相同。b相及c相的控制方式都和a相相同[10]。電路的波形如圖所示。圖414　驅(qū)動(dòng)信號(hào)T1的波形圖415　驅(qū)動(dòng)信號(hào)T2的波形圖416　驅(qū)動(dòng)信號(hào)T3的波形圖417　導(dǎo)電波形圖418　導(dǎo)電波形圖419　導(dǎo)電波形圖420　導(dǎo)電波形圖421　電流的工作波形圖422　電流的工作波形圖48中調(diào)制比= /≤1，則輸出線電壓的基波幅值：=== （44）輸出線電壓的基波有效值：=.== （45）所以三相SPWM逆變電路直流電壓利用率/=。輸出電壓基波大小與調(diào)制系數(shù)= /成正比。當(dāng)實(shí)際輸出電壓基波小于指令值時(shí)，電壓偏差大于零，電壓調(diào)節(jié)器輸出的增大，值增大，使輸出電壓各脈波加寬，實(shí)際輸出電壓基波增大到給定指令值；反之當(dāng)實(shí)際輸出電壓基波大于指令值時(shí)，電壓偏差小于零，減小，值減小，使輸出電壓減到指令值。如果電壓調(diào)節(jié)器為調(diào)節(jié)器，則可使穩(wěn)態(tài)時(shí)保持實(shí)際輸出電壓基波等于指令值，即當(dāng)電源電壓改變或負(fù)載改變而引起輸出電壓偏離指令值時(shí)，通過(guò)電壓閉環(huán)控制可使輸出電壓跟蹤并保持為指令指。5　總結(jié) 結(jié)論本文應(yīng)用PSPICE軟件進(jìn)行了PWM控制電路和逆變器的仿真和分析，通過(guò)上述介紹的方法可以分析、評(píng)估不同的脈寬調(diào)制技術(shù)和十分方便快捷地獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及各工作點(diǎn)的波形；提供了一個(gè)模擬硬件電路的方法，解決了控制電路和主電路的電氣絕緣問(wèn)題，突破了在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中因?yàn)橛布O(shè)備條件所受的限制，大大提高了實(shí)驗(yàn)的深度和廣度，無(wú)論在分析精度、實(shí)驗(yàn)效果等方面都是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法不可比擬的。相對(duì)于MATLAB／SIMULINK，PSPICE提供了對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行電路級(jí)的詳細(xì)分析的可能，利用仿真可以使枯燥的電路變得有趣，復(fù)雜的波形變得形象生動(dòng)，并且不受場(chǎng)地(可以在教室、宿舍)、不受時(shí)間(課內(nèi)、課外)的限制，通過(guò)教師演示和學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)、調(diào)試，不但可以使學(xué)生更好的掌握所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)還大大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式，這樣的脈沖調(diào)制形式使得變頻器運(yùn)行時(shí)在電源側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流，并造成電壓波形畸變，對(duì)電源系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。逆變電路的輸出通常要接LC濾波器，濾除逆變電路輸出電壓中的高次諧波而使負(fù)載電壓接近正弦波。輸出電壓為定寬方波的缺點(diǎn)是：在直流電壓一定時(shí)，輸出電壓的基波大小不可控，且輸出電壓中諧波頻率低、數(shù)值大；直流電源電流脈動(dòng)頻率低且脈動(dòng)數(shù)值大。因此為了使負(fù)載獲得良好的輸出電壓波形和減小直流電源電流的脈動(dòng)，必須采用較大的LC輸出濾波器，這增加了逆變器的重量、體積并可能帶來(lái)一些其他問(wèn)題，而且對(duì)輸出電壓、輸入電流波形的改善也很有限。SPWM控制方式，在輸出電壓的每一個(gè)周期中，各開(kāi)關(guān)器件通、斷轉(zhuǎn)換多次，實(shí)現(xiàn)即可調(diào)節(jié)、控制輸出電壓的大小，又可消除低次諧波改善輸出電壓波形。SPWM波形中所含的諧波主要是角頻率為的諧波。一般情況下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，所以PWM波形中所含的主要諧波的頻率要比基波頻率高得多，是很容易濾除的。載波頻率越高，SPWM波形中諧波頻率就越高，所需濾波器體積就越小。改善了逆變電路輸出電壓波形的正弦性并大大減小了所需的LC濾波器。 三相SPWM逆變器的展望在高性能全數(shù)字控制的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,通常采用數(shù)字脈寬調(diào)制方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬脈寬調(diào)制。然而,數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)遠(yuǎn)不象傳統(tǒng)的模擬脈寬調(diào)制技術(shù)那樣成熟。綜觀現(xiàn)有的文獻(xiàn),數(shù)字脈寬調(diào)制方法多采用規(guī)則采樣技術(shù)求取三角載波與所希望的調(diào)制函數(shù)相比較的直接數(shù)學(xué)方程式, PWM信號(hào)是通過(guò)對(duì)規(guī)則采樣技術(shù)獲得的數(shù)學(xué)方程式的計(jì)算得到的。這種數(shù)字脈寬調(diào)制方法僅僅是對(duì)模擬自然采樣的三角波—正弦波SPWM 方法的近似。近年來(lái),一種新的脈寬調(diào)制技術(shù),即空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM 技術(shù)在交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,相應(yīng)的數(shù)字計(jì)算方法形成的空間矢量脈寬調(diào)制信號(hào)與傳統(tǒng)的三角波—正弦波比較獲得的脈寬調(diào)制SPWM 信號(hào)相比,有更多優(yōu)點(diǎn)。(1) 在相同的直流母線電壓VDC下,采用空間矢量脈寬調(diào)制方式有效地?cái)U(kuò)展了逆變器輸出基波相電壓的線性范圍,能更好的利用電源電壓。(2) 在實(shí)際系統(tǒng)中,保證合適的空間矢量脈寬調(diào)制方案,必須對(duì)電壓參考信號(hào)或逆變器的輸出能力加以約束。(3) 在以集成DSP 電機(jī)控制器的全數(shù)字矢量控制交流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中,由于DSP 快速運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)處理器能力,完成空間矢量脈寬調(diào)制所需要的時(shí)間是很少的。參考文獻(xiàn)[1] M. 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