SPWM型變頻器的主電路，單項SPWM與三相SPWM的控制原理

　　PWM的全稱是Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制），它是通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓。廣泛地用于電動機調(diào)速和閥門控制，比如電動車電機調(diào)速就是使用這種方式。所謂SPWM，就是在PWM的基礎上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。它廣泛地用于直流交流逆變器等，比如高級一些的UPS就是一個例子。三相SPWM是使用SPWM模擬市電的三相輸出，在變頻器領域被廣泛的采用。

　　SPWM型變頻器的主電路

　　使用單相電源和三相電源的SPWM型變頻器主電路分別如圖1和圖2所示。

　　圖2中為了限制泵升電壓，在電路中的直流側并聯(lián)了電阻R0和可控晶體管V0，當泵升電壓超過一定數(shù)值時，使V0導通，讓R0消耗掉多余的電能。

　　單項SPWM與三相SPWM的控制原理

　　單項SPWM控制原理

　　圖1是采用電力晶體管作為開關器件的電壓型單相橋式逆變電路 。?

　　控制V4或V3通斷的方法如圖2所示。

　　圖1所示的單相橋式逆變電路采用雙極性控制方式時的波形如圖3所示。

　　三相SPWM控制原理

　　在PWM型逆變電路中，使用最多的是圖1（a）所示的三相橋式逆變電路，其控制方式一般都采用雙極性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一個三角波載波uc，三相調(diào)制信號urU、urV?和urW的相位依次相差120°。U、V和W各相功率開關器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以U相為例來說明。當urU》uc時，給上橋臂晶體管V1以導通信號，給下橋臂晶體管V4以關斷信號，則U相相對于直流電源假想中點N′的輸出電壓uUN′=Ud/2。當urU《uc時，給V4以導通信號，給V1以關斷信號，則uUN′=Ud／2。

　　V1和V4的驅動信號始終是互補的。當給V1（ V4）加導通信號時，可能是 V1（ V4）導通，也可能二極管VD1（VD4）續(xù)流導通，這要由感性負載中原來電流的方向和大小來決定，和單相橋式逆變電路雙極性SPWM控制時的情況相同。V相和W相的控制方式和U相相同。uUN′、uVN′和uWN′的波形如圖1（b）所示。可以看出，這些波形都只有±Ud/2兩種電平。像這種逆變電路相電壓（uUN′、uVN′和?uWN′）只能輸出兩種電平的三相橋式電路無法實現(xiàn)單極性控制。

　　圖中線電壓uUV的波形可由uUN′-uVN′得出?？梢钥闯?，當臂1和6導通時，uUV=Ud，當臂3和4導通時，uUV=-Ud，當臂1和3或4和6導通時，uUV=0，因此逆變器輸出線電壓由+Ud、-Ud和零三種電平構成。負載相電壓uUN可由下式求得

　　從圖中可以看出，它由（±2/3）Ud，（±1/3）Ud和零共5種電平組成。

　　在雙極性SPWM控制方式中，同一相上、下兩個臂的驅動信號都是互補的。但實際上為了防止上、下兩個臂直通而造成短路，在給一個臂施加關斷信號后，再延遲Δt時間，才給另一個臂施加導通信號。延遲時間的長短主要由功率開關器件的關斷時間決定。這個延遲時間將會給輸出的PWM波形帶來影響，使其偏離正弦波。