單極性SPWM的兩種控制方法與過零點輸出特性比較

摘要：對于采用SPWM的逆變器，其中單極性逆變方式僅用到一對高頻開關，相對于雙極性逆變具有損耗低、電磁干擾少等優(yōu)點。分別介紹了單極性逆變中的單邊與雙邊SPWM的產(chǎn)生方法以及各自的控制方法，分析了這兩種控制方法在正弦波電壓過零點附近的振蕩情況，經(jīng)過仿真與電路試驗證明了雙邊SPWM方式性能更為優(yōu)越。

    關鍵詞：單極性；正弦波脈寬調制；過零點振蕩

引言

隨著控制技術的發(fā)展和對設備性能要求的不斷提高，許多行業(yè)的用電設備不再直接接入交流電網(wǎng)，而是通過電力電子功率變換得到電能，它們的幅值、頻率、穩(wěn)定度及變化形式因用電設備的不同而不盡相同。如通信電源、電弧焊電源、電動機變頻調速器、加熱電源、汽車電源、綠色照明電源、不間斷電源、醫(yī)用電源、充電器等等，它們所使用的電能都是通過對電網(wǎng)電能進行整流和逆變變換后得到的。因此，高質量的逆變電源已經(jīng)成為電源技術的重要研究對象。

1 工作原理

1.1 主電路拓撲與SPWM的產(chǎn)生

單極性SPWM逆變電路的拓撲如圖1所示，

由全橋4個開關管組成的2路橋臂所構成，一路以高頻開關工作頻率工作，稱為高頻臂（S3，S4）；另一路以輸出的正弦波頻率進行切換，成為低頻臂（S1，S2）。

單極性逆變有兩種產(chǎn)生SPWM的方法。第一種控制方法是將給定的載波（正弦波）整流成正的，調制波（三角波）也是正的，如圖2（a）所示，稱為單邊SPWM控制；第二種控制方法是給定的載波（正弦波）是一個完整的正弦波，調制波（三角波）當正弦波為正時是正的，當正弦波為負時是負的，如圖2（b）所示，稱為雙邊SPWM控制。

    上述兩種控制方法產(chǎn)生SPWM的機理不一樣，各自的控制電路也有所不同。

1.2 單極性SPWM的兩種控制方法

1.2.1 單邊SPWM控制

    單邊SPWM的控制電路如圖3所示。圖3中的Sg3及Sg4分別對應高頻臂上下管的驅動信號；Sg1及Sg2分別對應低頻臂上下管的驅動信號。由于低頻臂的切換作用，高頻臂PWM輸出性質隨之改變。例如，原來過零時Sg1的窄脈沖對應輸出低電壓，低頻臂切換后突然成為高電壓。因此，PWM有一突變過程。

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