【正文】 頻段采用較高的N，使載波頻率不致過低；為防止fc在切換點附近來回跳動，采用滯后切換的方法。在三相SPWM逆變電路中通常共用一個三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對稱。載波比N等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步的調(diào)制方式稱為同步調(diào)制。對于三相逆變器來說，三相輸出的對稱性也變差。當fr較低時，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響都較小，當fr增高時，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大，還會出現(xiàn)脈沖的跳動。載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式即為異步調(diào)制。因此可得： () 三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度 () 同步調(diào)制和異步調(diào)制在SPWM逆變器中，載波頻率fc與調(diào)制信號頻率fr之比N＝fc/fr，稱為載波比。三角波負峰時刻td對信號波采樣得D點，過D作水平線和三角波交于A、B點，在A點時刻tA和B點時刻tB控制器件的通斷，脈沖寬度和δ用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近。自然采樣法中，脈沖中點不和三角波一周期中點（即負峰點）重合。 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法特點是一種應(yīng)用較廣的工程實用方法，其效果接近自然采樣法，但計算了卻比自然采樣法小的多。當uruc時，給V2和V3導通信號，給V1和V4關(guān)斷信號，如io0，則V2和V3通，如io0，則VD2和VD3導通，uo=﹣Ud。Ud兩種電平，仍在調(diào)制信號ur和載波信號uc的交點控制器件通斷。 單相橋式PWM逆變電路雙極性PWM控制方式（單相橋逆變）：在ur半個周期內(nèi)，三角波載波有正有負，所得PWM波也有正有負。在負載電流為負的區(qū)間，仍為V1和V4導通時，因io為負，故io實際上從VD1和VD4流過，仍有uo=Ud；V4關(guān)斷，V3開通后，io從V3和VD1續(xù)流，uo=0，這樣uo總可得到Ud和零兩種電平?？刂埔?guī)律：uo正半周，V1保持通態(tài)，V2保持斷態(tài)，V3和V4交替通斷，因為負載電流比電壓滯后，因此在電壓正半周，電流有一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負。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。1）計算法根據(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(guān)器件的通斷，就可得到所需PWM波形。雖然此法增大了存儲空間,但是這種以空間換取速度以及穩(wěn)定性的方法具有較好實際應(yīng)用效果。實時計算法的優(yōu)點在于計算精度相對較高,實時性以及程序的靈活性較好；缺點在于,實時計算電平翻轉(zhuǎn)時間點耗費大量的CPU時間,與中斷程序快進快出的原則有悖,且有可能會因為處理中斷程序的時間過長而導致脈沖丟失。中斷程序的功能是:更新比較寄存器的值以及清除中斷標志。設(shè)正弦調(diào)制波的函數(shù)為： （31）Ur為正弦調(diào)制波的峰值；為調(diào)制度，為正弦調(diào)制信號波角頻率；： （32）即 （33） 軟件程序設(shè)計由于產(chǎn)生的SPWM波形是一組占空比連續(xù)變化的脈沖序列,在編寫程序的時候必須考慮到實時更新比較寄存器的值。本文所采用的就是對稱規(guī)則采樣法，； 規(guī)則采樣法在三角波的負峰時刻對正弦信號波采樣而得到D點，過D點作一水平直線和三角波分別交于A點和B點，在A點時刻和B點時刻控制開關(guān)器件的通斷。自然采樣法雖然能真實反映脈沖序列產(chǎn)生和結(jié)束的時刻,但是計算相對復(fù)雜。本文采用的是雙極性方式,即在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波在正負之間變化。它提出主要是為解決電機變頻驅(qū)動問題，現(xiàn)已被用到PWM逆變和PWM整流技術(shù)中。 SVPWM (空間電壓矢量控制PWM)調(diào)制也叫磁通正弦PWM法，它以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的,用逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實際磁通去逼近基準圓磁通,由它們的比較結(jié)果決定逆變器的開關(guān),形成PWM波形。這類逆變器還有調(diào)壓范圍不夠?qū)?，保護功能不夠完善，噪聲比較大等缺點，設(shè)計功率一般在百瓦至千瓦之間。 圖28 單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式 逆變器的調(diào)制方式 方波逆變器輸出的交流電壓波形為方波，占空比不可調(diào)。－θ，輸出電壓uo是正負各為的脈沖，改變θ即可調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。V3的基極信號比V1落后θ（0θ180176。正偏，180176。移相調(diào)壓實際上就是調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖的寬度。的脈沖時，要改變輸出電壓有效值只能改變直流電壓Ud來實現(xiàn)。輸出電流io波形和圖28b中的i0形狀相同，幅值增加一倍，輸出電壓波形的的定量分析：把幅值為Ud的矩形波u0展開成傅里葉級數(shù)得其中，基波的幅值Uo1m和基波有效值Uo1分別為 上述公式對于半橋逆變電路也是適用的，只是式中的Ud要換成Ud/2。把橋臂1和4作為一對，橋臂2和3作為另一對，成對橋臂同時導通，兩對交替各導通180176。 單相全橋、三相橋式都可看成若干個半橋逆變電路的組合。 缺點：輸出交流電壓的幅值Um僅為Ud/2，且直流側(cè)需要兩個電容器串聯(lián)，工作時還要控制兩個電容器電壓的均衡。VDVD2稱為反饋二極管，還使負載電流連續(xù)，因而又稱續(xù)流二極管。輸出電壓uo為矩形波，幅值為 Um=Ud/2，輸出電流io波形隨負載而異。 單相半橋逆變電路工作原理：V1和V2柵極信號在一個周期內(nèi)各有半周正偏、半周反偏，且二者互補。 (3)阻感負載時需提供無功。 圖26 電壓型逆變電路舉例 （全橋逆變電路） 電壓型逆變電路有以下特點： (1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動。 當電流不是從一個支路向另一個支路轉(zhuǎn)移，而是在支路內(nèi)部終止流通而變?yōu)榱悖瑒t稱為熄滅。
圖25 電感耦合式強迫換流原理圖 給晶閘管加上反向電壓而使其關(guān)斷的換流也叫電壓換流（圖24）。 兩種電感耦合式強迫換流： 圖25a中晶閘管在LC振蕩第一個半周期內(nèi)關(guān)斷。合上S就可使晶閘管被施加反壓而關(guān)斷。 直接耦合式強迫換流——由換流電路內(nèi)電容提供換流電壓。 ④強迫換流 設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強迫施加反向電壓或反向電流的換流方式稱為強迫換流（Forced Commutation）。 工作過程：t1時刻前，SS4為通態(tài)，SS3為斷態(tài)，uo、io均為正，SS3上施加的電壓即為uo；t1時刻時，觸發(fā)SS3使其開通，uo通過SS3分別加到SS1上使其承受反壓而關(guān)斷，電流從SS4轉(zhuǎn)移到SS2。因為直流電流近似為恒值，四個臂開關(guān)的切換使電流流通路徑改變，所以負載電流基本呈現(xiàn)為矩形波。由于在直流側(cè)傳入了一個很大的電感，因而在工作過程中可以認為基本沒有脈動。其負載是電阻電感串聯(lián)后再和電容并聯(lián)，整個負載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性。另外，當負載為同步電動機時，由于可以控制勵磁電流使負載呈現(xiàn)容性，因而也可以實現(xiàn)負載換流。負載電流相位超前于負載電壓的場合，都可以實現(xiàn)負載換流。這種換流方式不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，也不需要為換流附加任何元件，但是不適用于沒有交流電網(wǎng)的無源逆變電路。三相交流調(diào)壓電路和采用相控方式的交交變頻電路中的換流方式也都是電網(wǎng)換流?？煽卣麟娐贰⒔涣髡{(diào)壓電路和采用相控方式的交變變頻電路，不需器件具有門極可關(guān)斷能力，也不需要為換流附加元件。在采用IGBT、電力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的電路中，其換流方式即為器件換流。電流從一個支路向另一個支路轉(zhuǎn)移的過程稱為換流，也常被稱為換相。SS3斷開，SS4閉合時的情況類似。但是，因為負載中有電感，其電流極性不能立刻改變而仍維持原方向。圖22 逆變電路及其波形 設(shè)t1時刻以前SS4導通，uo和io均為正。當負載為電阻時，負載電流io和電壓uo波形形狀相同，相位也相同?，F(xiàn)普遍使用的單相逆變主電路為全橋式逆變電路。(5) 保護電路保護電路主要具有：輸入過壓保護、欠壓保護功能；輸出過壓保護、欠壓保護功能；過載保護功能；過電流和短路保護功能。在逆變系統(tǒng)中，控制電路與逆變主電路具有同樣的重要性。對于隔離分析式逆變電源，在輸出電路的前面還有逆變變壓器；對于開環(huán)控制的逆變系統(tǒng)，輸出量不用反饋到控制電路；而對于閉環(huán)控制的逆變系統(tǒng)，輸出量還要反饋到控制電路。輸入電路整流電路逆變電路輸出電流輔助電源驅(qū)動與控制電路保護電路圖 21 逆變器的基本結(jié)構(gòu)圖(1) 輸入電路逆變主電路輸入如果是交流電，首先要經(jīng)過整流電路轉(zhuǎn)換為直流，提供穩(wěn)定的直流電壓。 噪聲電力電子設(shè)備中的變壓器、濾波電感、電磁開關(guān)等部件均會產(chǎn)生噪聲。 啟動特性逆變器帶負載啟動的能力和動態(tài)工作時的性能。 保護 （1）過電壓保護：對與沒電壓穩(wěn)定措施的逆變器，應(yīng)有輸出過電壓防護措施，以使負載免受輸出過電壓的損害。正常工作條件下其值應(yīng)在177。通常以輸出電壓的總波形式失真度表示，其值不應(yīng)超過5%（單相輸出允許10%）。10%。（2）在負載突變（額定負載0%→50%→100%）或有其他干擾因素影響的動態(tài)情況下，逆變器輸出電壓偏差不應(yīng)超過額定值的177。3%或177。 逆變技術(shù)指標 額定輸出電壓 在規(guī)定的輸入直流電壓允許的波動范圍內(nèi)，它表示逆變器能輸出的額定電壓值。 ⑺ 按逆變器輸出電壓或電流的波形，可分為正弦波輸出逆變器和非正弦波輸出逆變器。而全控型器件具有自關(guān)斷能力，即器件的導通和關(guān)斷均可由器件的控制極加以控制，電力場效應(yīng)管和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）及MOSFET都屬于這一類器件。也可以將其歸納為“半控型”逆變器和“全控型”逆變器兩大類。 ⑷ 按逆變器主電路的形式，可分為單端式逆變器，推挽式逆變器、半橋式逆變器和全橋式逆變器。 ⑶ 按照逆變器輸出電能的去向，可分為有源逆變器和無源逆變器。工頻逆變器的頻率為5060HZ的逆變器；中頻逆變器的頻率一般為400HZ到十幾KHZ；高頻逆變器的頻率一般為十幾KHZ到MHZ。第2章 逆變器的工作原理 逆變器的分類逆變器的種類很多，可按照不同的方法進行分類。（4）計算正弦調(diào)制波，并將調(diào)制波數(shù)據(jù)以數(shù)組形式存儲在DSP的RAM中。 （3）對于數(shù)字式PWM，都存在一個開關(guān)周期的失控區(qū)間，一般是在每個開關(guān)周期的開始或上個周期之后確定本次脈沖的寬度，即使這時系統(tǒng)發(fā)生了變化，也只能在下一個開關(guān)周期對脈沖寬度做出調(diào)整，所以現(xiàn)在逆變電源的數(shù)字化控制引起了廣泛的關(guān)注。在閉環(huán)控制下，給定信號與反饋信號的時間差就體現(xiàn)為明顯的相位差，這種相位差與負載是相關(guān)的，這就給控制器的設(shè)計帶來了困難。從而為今后的綠色電源產(chǎn)品和設(shè)備的發(fā)展提供強有力的技術(shù)保證，這也將是現(xiàn)代電源發(fā)展的必然結(jié)果。提高功率因數(shù)的傳統(tǒng)方法是采用無源功率因數(shù)校正技術(shù)，目前較先進的方法是:單相輸入的采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，三相輸入的采用SPWM高頻整流提高功率因數(shù)。為了使電源系統(tǒng)綠色化，電源應(yīng)加裝高效濾波器，還應(yīng)在電網(wǎng)輸入端采用功率因數(shù)校正技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)。 (4) 數(shù)字化 現(xiàn)在數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、提高系統(tǒng)抗干擾能力、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)、也便于自診斷，容錯等技術(shù)的植入，同時也為電源的并聯(lián)技術(shù)發(fā)展提供了方便。為了提高系統(tǒng)的可靠性，就必須實現(xiàn)模塊化，模塊化意味著用戶可以方便地將小容量的模塊化電源任意組合，構(gòu)