【正文】 波減少，在電氣傳動(dòng)中，可使傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈沖的大大減少，擴(kuò)大調(diào)速范圍，提高系統(tǒng)性能。所謂的SPWM 波形就是與正弦波形等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。上述原理可以稱之為面積等效原理，它是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。通常采用等要三角波作為載波，因?yàn)榈妊遣ㄉ先我稽c(diǎn)的水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，如果在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電路中開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，這正好符合PWM控制的要求。由于一般功率管子的開通時(shí)間小于關(guān)斷時(shí)間，為確保同一橋臂上下兩管子不致發(fā)生直通故障，通常采用將理想的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)上升沿（或下降沿）延遲一段時(shí)間（即死區(qū)時(shí)間），但是這同時(shí)給逆變器帶來了十分有害的死區(qū)效應(yīng)。不少人已提出很多死區(qū)補(bǔ)償措施，但效果不甚理想，諸如存在補(bǔ)償滯后、增加系統(tǒng)復(fù)雜性等問題。隨著全控型快速半導(dǎo)體器件性能價(jià)格比的提高和PWM技術(shù)的日漸完善和新技術(shù)新工藝新材料的使用，SPWM 技術(shù)將在電氣傳動(dòng)及電力系統(tǒng)中得到更廣泛的運(yùn)用。車載逆變器作為一種移動(dòng)中使用的電源轉(zhuǎn)換器，為人們外出工作或旅游提供了很大的便利，具有廣闊的市場前景。電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，促進(jìn)了脈寬調(diào)制控制技術(shù)的發(fā)展。在現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)被控系統(tǒng)仿真已成為不可缺少的重要一環(huán)，它對(duì)系統(tǒng)的分析和研究控制器的設(shè)計(jì)與參數(shù)調(diào)試直至實(shí)際性能的好壞都起到關(guān)鍵性的作用。利用仿真技術(shù)分析系統(tǒng)響應(yīng)與參數(shù)間的關(guān)系，正確指導(dǎo)控制系統(tǒng)調(diào)試。這點(diǎn)非常重要，因?yàn)槊}寬調(diào)制方法不同，對(duì)PWM逆變器輸出的電壓波形的質(zhì)量和輸出性能的影響是不同的。PSPICE最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠把仿真與電路原理圖的設(shè)計(jì)緊密的結(jié)合在一起。PSPICE的元件模型的特性與實(shí)際元件的特性十分相似，因而它的仿真波形與實(shí)驗(yàn)電路的測試結(jié)果相近，對(duì)電路設(shè)計(jì)有重要指導(dǎo)意義。Saber是一種功能更為強(qiáng)大的電子和電力仿真軟件，它可以仿真電力電子元件、電路和系統(tǒng)；不僅具有PSPICE的功能，還能結(jié)合數(shù)學(xué)控制方程模塊實(shí)現(xiàn)仿真。但Saber的數(shù)據(jù)處理量也相當(dāng)龐大，仿真的處理速度慢。針對(duì)目前電力電子仿真軟件的各自特點(diǎn)和電力電子研究的需要，大型科學(xué)計(jì)算與仿真軟件配備了電力系統(tǒng)工具包,這使得MATLAB可以用于電力電子仿真。MATLAB 的強(qiáng)大數(shù)字計(jì)算功能，使得Power System Blocksets的控制功能非常強(qiáng)大，尤其是利用其它相關(guān)的工具包，電路可以實(shí)現(xiàn)極為細(xì)致的控制而不需要花費(fèi)很大的精力。本文采用PSPICE對(duì)DC/AC逆變器進(jìn)行了瞬態(tài)特性分析?！RCAD PSPICE簡介OrCAD 是由OrCAD 公司于20 世紀(jì)80 年代末推出的EDA軟件，它是世界上使用最廣的EDA 軟件，每天都有上百萬的電子工程師在使用它，相對(duì)于其他EDA 軟件而言，它的功能也是最強(qiáng)大的。其軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖11 所示。顧名思義，它是為了執(zhí)行日益龐大而復(fù)雜的集成電路（Integrated Circuit: IC）的仿真工作而發(fā)展出來的。而后它改進(jìn)規(guī)成為SPICE2標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在世面上的SPICE兼容軟件皆基于SPICE2標(biāo)準(zhǔn)。它是1984年MicroSim公司依SPICE2標(biāo)準(zhǔn)所發(fā)展出來，可在IBM及其兼容電腦上執(zhí)行的SPICE程序。歷年來經(jīng)過多次改版，以其強(qiáng)大的功能及高度的集成性而成為現(xiàn)今個(gè)人電腦上最受歡迎的電路仿真軟件。經(jīng)過重新集成過后的OrCAD PSpice在整個(gè)OrCAD設(shè)計(jì)環(huán)境內(nèi)的地位如圖11所示[2]。2）完整的Probe觀測功能在觀測仿真結(jié)果方面，OrCAD PSpice提供了一個(gè)Probe程序來協(xié)助用戶快速而精準(zhǔn)地觀察電路特性，另外它也提供了軟件測量的功能，可以測量出各式各樣基本與衍生的電路特性數(shù)據(jù)，讓用戶能夠輕易地判斷出電路是否合乎要求。另外，無論是光標(biāo)功能、分割畫面以顯示多個(gè)輸出波形、放大或縮小顯示的波形、切換X軸和Y 軸的變量、標(biāo)注文字等等功能，PSpice 均能完成如曲線跟蹤儀(Curve Tracer),示波器（Oscilloscope）、網(wǎng)絡(luò)分析儀（Network Analyzer）、頻譜分析儀（Spectrum Analyzer）、邏輯分析儀(Logic Analyzer)等儀器般的分析功能。3）各種完整的高級(jí)仿真功能除了基本的偏壓點(diǎn)分析（Bias Point Detail）、直流掃描分析（DC Sweep）、交流掃描分析（AC Sweep）、暫態(tài)分析（Transient Analysis）之外，更包含有溫度分析（Temperature Analysis）、參數(shù)分析（Parametric Analysis）、傅立葉分析（Fourier Analysis）、蒙地卡羅分析（Monte Carlo Analysis）、最差情況分析（Worst Case Analysis）、噪聲分析（Noise Analysis）、性能分析（Performance Analysis）等等更進(jìn)一步的分析工具。也就是說，先將整體電路依其特性及復(fù)雜度切割成合適的子電路，然后先個(gè)別繪制及仿真每一個(gè)子電路，待相關(guān)的子電路一一完成后，再將它們組合起來繼續(xù)仿真，最后完成整體電路。5）模擬行為模型提供了一個(gè)簡便的方式去仿真一塊尚未完成或是極復(fù)雜的子電路。6）具有模擬和數(shù)字仿真能力除了傳統(tǒng)的模擬信號(hào)仿真之外，OrCAD PSpice A/D 也集成了數(shù)字信號(hào)仿真的功能，當(dāng)然它就可以更進(jìn)一步執(zhí)行模擬加數(shù)字的電路仿真了。 啟動(dòng)Capture環(huán)境畫面左下方有一個(gè)縮小化的Session Log窗口，它是一個(gè)負(fù)責(zé)顯示Capture操作流程或是錯(cuò)誤信息的窗口。由于它的內(nèi)容全是文字信息，所以在必要時(shí)也可以將它存檔使用，然后用文字編輯程序觀察其內(nèi)容。請(qǐng)如圖23 在Name 欄內(nèi)輸入范例項(xiàng)目的名稱“三相逆變電路”，然后在Location 欄內(nèi)輸入本項(xiàng)目要儲(chǔ)存的磁盤文件夾路徑。圖23　New Project對(duì)話框在圖23的New Project 對(duì)話框內(nèi)設(shè)置好項(xiàng)目格式、名稱與存放路徑之后，進(jìn)入OrCAD Capture 窗口畫面。如果我們將鼠標(biāo)光標(biāo)在某個(gè)工具欄按鈕或控制面板上停留一會(huì)兒，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)簡短的功能描述。這些資源包含有繪圖頁文件夾、繪圖頁、使用到的元件與元件庫、VHDL文件以及諸如元件清單或網(wǎng)路表等等輸出報(bào)告。也就是說，有關(guān)于OrCAD文件的操作最好都在項(xiàng)目管理程序完成，以確保項(xiàng)目結(jié)構(gòu)完無一失。由圖25中，我們可以看出項(xiàng)目管理程序?qū)㈨?xiàng)目內(nèi)涉及的所有相關(guān)文件以視覺化的圖形顯示出來，并將它們適當(dāng)?shù)胤珠T別類，形成樹狀結(jié)構(gòu)。在Design Resources文件夾中又分Asn文件夾、Library文件夾。另外，Asn文件夾內(nèi)還有一個(gè)Design Cache（設(shè)計(jì)快取內(nèi)存）文件夾，其內(nèi)容主要是存放所有在繪圖頁內(nèi)使用到的元件。Outputs文件夾內(nèi)主要放置一些電路圖后續(xù)處理所產(chǎn)生的輸出文件，譬如DRC文件、網(wǎng)路表（Netlist）文件、元件清單文件等等。在選擇元件之前，必須先確定是否己將要所有要用到的元件庫都載入內(nèi)存內(nèi)。圖26　Place Part對(duì)話框如果我們要放置一個(gè)電阻元件（元件名稱為R）到繪圖頁內(nèi)，首先請(qǐng)?jiān)贚ibraries欄的元件庫列表內(nèi)選好這個(gè)元件所在的元件庫文件名，譬如圖26中就是選擇了ANALOG元件庫。 如何翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)元件在取出元件符號(hào)而尚未放置到繪圖頁（這時(shí)元件符號(hào)可以隨著鼠標(biāo)移動(dòng)）的情形下，或是元件已經(jīng)放置在繪圖頁上，請(qǐng)用鼠標(biāo)左鍵在要處理的元件上單擊，元件將會(huì)進(jìn)入選取狀態(tài)而出現(xiàn)虛線邊框，此時(shí)單擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出快捷功能菜單。也可以使用鍵盤來操作，左右翻轉(zhuǎn)可按【H】鍵，上下翻轉(zhuǎn)可按【V】鍵，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)可按【R】鍵或【Ctrl+R】鍵。電壓型逆變電路有以下主要特點(diǎn)[4]：（1） 直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。下面分別就單相和三相電壓型逆變電路進(jìn)行討論。把橋臂1和橋臂4作為一對(duì)，橋臂2和3作為另一對(duì)，成對(duì)的兩個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，兩對(duì)交替各導(dǎo)通。圖31　單相全橋逆變電路全橋逆變是單相逆變電路中應(yīng)用最多的。是一個(gè)半波對(duì)稱的基函數(shù)：（31）其中基波的幅值和基波有效值分別為：（32）（33）前面分析的都是為正負(fù)電壓各為的脈沖時(shí)的情況。下面對(duì)其工作過程進(jìn)行具體分析。因?yàn)楹屯瑫r(shí)導(dǎo)通，所以輸出電壓為零。到負(fù)載電流過零并開始反向時(shí)，和截止，和開始導(dǎo)通，輸出電壓仍為。以后的過程和后面類似。改變?chǔ)?，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。在為零的期間，4個(gè)橋臂均不導(dǎo)通，負(fù)載也沒有電流。純電阻負(fù)載時(shí)，二極管、任何時(shí)刻都不導(dǎo)電。在0≤＜期間，當(dāng)為負(fù)值時(shí)，二極管導(dǎo)電；當(dāng)為正值時(shí)，全控型開關(guān)器件導(dǎo)電。圖32　單相橋式逆變電路電流波形改變開關(guān)的門級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，輸出交流電壓的頻率也隨之改變?！∪嚯妷盒湍孀冎麟娐啡鄻蚴侥孀冸娐穼?shí)際應(yīng)用很廣泛，圖33是電壓型橋式逆變電路。電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式也是導(dǎo)電方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為，同一相上下兩個(gè)臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度依次相差。每次換流都是在同一相上下兩個(gè)橋臂之間進(jìn)行的，因此也被稱為縱向換流。設(shè)負(fù)載中點(diǎn)N與直流電源假想中點(diǎn)N’之間的電壓為，則負(fù)載各相的相電壓分別為：=== （34）=1/3（+ + ） （35）（≤＜），、有驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖34　導(dǎo)電波形