单相SPWM逆变（必威体育精装版文档）.pptxVIP

单相SPWM逆变电力电子技术

单相SPWM逆变正弦脉宽调制（SPWM）技术的理论基础采样控制理论中有一个重要结论：形状不同但面积相等的窄脉冲加之于线性环节时，得到的输出效果基本相同。如图所示，分别是矩形、三角形、正弦半波窄脉冲和理想单位脉冲函数为波形的电压源u(t)施加于R、L负载上的情况，当负载时间常数远大于激励脉冲持续时间时，响应i(t)基本一致，只在上升段有所不同。由于响应持续时间较长的下降段体现了低频成份，持续时间短的上升段体现了响应的高频分量，因此各个响应按傅里叶分析在低频段基本一致，差别存在于高频段。当激励脉冲越窄（或负载惯性常数与脉冲持续时间相差越大），则响应的高频段所占比例愈小，整个响应愈相近。

单相SPWM逆变线性系统周期性窄脉冲群的响应可以等效为各个窄脉冲相应的叠加。对于一个正弦波，可看成N个彼此相连的脉冲序列所组成，利用等幅不等宽但面积相等的矩形脉冲代替这N等分正弦波，使矩形脉冲中点与相应正弦波中点重合，即形成SPWM波。开关功率变换器输出为脉冲函数，利用高频SPWM波施加于负载，并配置低通滤波环节就能够产生需要的低频正弦响应—即SPWM逆变技术的基本原理与方法。

单相SPWM逆变自然采样法——产生SPWM波的基本方法三角波（或锯齿波）与正弦波比较，产生SPWM脉冲序列的方法称为自然采样法。正弦波称调制波，三角波（或锯齿波）称载波；利用模拟电路可以方便的实现这个功能，将正弦波与三角波施加于比较器的两个输入，其输出即为SPWM调制波，因此这种方法在模拟控制方式中比较常用，但作为数字控制时由于计算工作量大，一般不常用。

单相SPWM逆变自然采样法示意uc为三角载波，周期为Tcus为正弦调制波，周期为Ts当usuc时，输出+Uo（或-Uo）当usuc时，输出-Uo（或+Uo）一般有：TsTcusmucm

单相SPWM逆变规则采样法--数字控制系统常用的方法规则采样法的原理以载波周期谷点时刻调制波瞬时值为整个载波周期内调制波的幅值，这样调制波与与载波比较得到SPWM信号的方法称为规则采样法。规则采样法的特点（1）相当于以载波周期谷点时刻调制波瞬时值为基准的阶梯波代替正弦调制波来产生SPWM波；（2）在数字控制系统中，SPWM信号由计算机产生，各个脉冲起始与终止时刻需要实时计算或查表，采用这种方法计算工作量大为减小，因此，在数字控制系统中应用广泛。

规则采样法示意uc为三角载波，周期为Tcus为正弦调制波，周期为Ts以载波周期谷点时刻调制波瞬时值为整个载波周期内调制波的幅值us(t0)当usuc时，输出＋Uo（或-Uo）当usuc时，输出-Uo（或+Uo）单相SPWM逆变

单相SPWM逆变规则采样法的等效示意图

单相SPWM逆变几个概念SPWM采用的调制波为正弦波，载波uc是峰峰值为2Ucm，频率为fc的三角波幅度调制比：频率调制比（载波比）：

单相SPWM逆变双极性SPWM控制逆变桥式逆变电路结构与单相方波逆变相同单极性SPWM控制桥式逆变控制方法将调制波us与三角载波uc进行比较，输出一列SPWM波用来控制桥式逆变器的两组开关VT1、VT3和VT2、VT4分别成组并互补工作典型控制方法usuc时，VT1、VT3导通，VT2、VT4关断，输出电压+Udusuc时，VT2、VT4导通，VT1、VT3关断，输出电压-Ud

单相SPWM逆变

单相SPWM逆变输出特性分析当时，每个开关周期内的正弦波瞬时值可以近似认为恒定，假定第k个开关周期内调制波瞬时值为us(k)，则第k个开关周期内，输出电压平均值为：载波频率足够高时（）有：输出基波电压幅值：直流电压利用率：输出谐波：分布于载波频率的整数倍附近

单相SPWM逆变电感峰值电流分析（）在每一个开关周期内，电感电流满足：其中，D(k)为第k个开关周期的占空比，Ts为开关周期（由载波频率决定），UR(k)为此开关周期内电阻上压降，近似为基波瞬时值，ΔIL(k)为第k个开关周期电感电流增量。电阻上流过基波电流，其压降可表示为：当时，可以近似表示为：

单相SPWM逆变D(k)动态变化，双极性调制的示意图如图所示，当由图可以得出占空比动态变化的关系式为：由此可以导出：电感峰值电流：

单相S