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multisim仿真教程正弦波脉宽调制

(SPWM)逆变电路

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11.8正弦脉宽调制(SPWM)逆变电路

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11.8.1正弦脉宽调制(SPWM)逆变电路工作原理

1.SPWM控制的基本原理图11.8.1(a)示出正弦彼的正半周

波形，

并将其划分为N等份，这样就可把正弦半波看成由N个彼

此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲的宽度相等，都等于π/

N,但幅值不等，且脉冲顶部是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律

变化。

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如果将每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积用一个与

此面积相等的等高矩形脉冲代替，

就得到图11.8.1(b)所示的脉冲序列。这样，由N个等幅而不

等宽的矩形脉冲所组成的波形与正弦波的正半周等效，正弦波

的负半周也可用相同的方法来等效。

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SPWM(SinePulseWidthModulation正弦波脉宽调制)的控

制思想，就是利用逆变器的

开关元件，由控制线路按一定的规律控制开关元件的通断，

从而在逆变器的输出端获得一组等幅、等距而不等宽的脉冲序

列。其脉宽基本上按正弦分布，以此脉冲列来等效正弦电压波。

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图11.8.1SPWM控制的基本原理

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SPWM正弦波脉宽调制的特点是输出脉冲列是不等宽的，宽

度按正弦规律变

化，故输出电压的波形接近正弦波。SPWM是采用一个正弦

波与三角波相交的方案确定各分段矩形脉冲的宽度。通常

采用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波上下宽度与高度

成线性关系且左右

对称。

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当它与正弦波的调制信号波相交时，所得到的就是SPWM波

形。如在交点时刻控制电

路中开关器件的通断，就可以得到宽度正比于信号波幅值的

脉冲。这正好符合SPWM控制的要求。

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2.单极性PWM控制方式一个电压型单相桥式逆变电路如

图11.8.2

所示，采用电力晶体管作为开关器件。设负载为电感性，对

各晶体管的控制按下面的规律进行：在正半周期，让晶体管VT1

一直保持导通，而让晶体管VT4交替通断。

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当VT1和VT4导通时，负载上所加的电压为直流电源电压

UD。当VT1导通而使VT4关断后，由于

电感性负载中电流不能突变，负载电流将通过二极管VD3续

流，负载上所加电压为零。

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如负载电流较大，那么直到使VT4再一次导通之前，VD3一

直持续导通。如负载电流较快地衰减

到零，在VT4再一次导通之前，负载电压也一直为零。这样，

负载上的输出电压uo就可得到零和UD交替的两种电平。

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同样，在负半周期，让晶体管VT2保持导通。当VT3导通

时，负载被加上负电压一

UD;当VT3关断时,VD4续流，负载电压为零，负载电压uo

可得到一UD和零两种电平。

这样，在一个周期内，逆变器输出的PWM波形就由±UD和

0三种电平组成。

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图11.8.2电压型单相桥式逆变电路

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图11.8.3单

极性PWM控制方式

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控制VT4或VT3通断的方法如图11.8.3所示。载波uc在调

制信号波ur的正半周为正极性的三角

波，在负半周为负极性的三角波。调制信号ur为正弦波。

在ur和uc的交点时刻控制晶体管VT4或VT3的通断。在ur的

正半周，VT1保持导通，当uru