單極性與雙極性SPWM調(diào)制技術(shù)介紹

在電力電子技術(shù)領(lǐng)域，SPWM技術(shù)占據(jù)著核心地位。SPWM，即正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，是一種將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的技術(shù)。它通過對寬度不等的脈沖進(jìn)行調(diào)制，來等效正弦波形（幅度，周期，但寬度不等）。這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于變頻器、逆變器等領(lǐng)域。SPWM技術(shù)從調(diào)制脈沖的極性上可分為單極性和雙極性兩種模式。

一、單極性SPWM模式

單極性SPWM模式的基本原理涉及兩個關(guān)鍵信號：載波和調(diào)制波。載波通常為三角波，而調(diào)制波則為所需的正弦波。通過電壓比較器對這兩個波形進(jìn)行比較，生成單極性的SPWM脈沖。具體過程如下：

調(diào)制過程：在單極性調(diào)制中，三角載波與正弦調(diào)制波進(jìn)行比較。當(dāng)正弦波的幅值大于三角波時，輸出高電平；反之，輸出低電平。這一過程產(chǎn)生了一系列不等寬的脈沖。

信號處理：生成的單極性SPWM脈沖信號與一個反相信號相乘，得到一個正負(fù)波形對稱的SPWM脈沖序列。這些脈沖序列的幅度恒定，周期一致，但脈沖寬度各不相同。

調(diào)壓調(diào)頻：通過改變調(diào)制波的幅值和頻率，可以相應(yīng)地調(diào)整輸出電壓的大小和基波頻率。增大調(diào)制波的幅值會加寬SPWM脈沖的寬度，從而提升輸出電壓；改變調(diào)制波的頻率則會調(diào)整輸出信號的基波頻率，實現(xiàn)調(diào)頻目的。

二、雙極性SPWM模式

雙極性SPWM模式與單極性模式的主要區(qū)別在于脈沖的生成方式。在雙極性調(diào)制中，三角載波與正弦調(diào)制波直接比較后生成雙極性的脈沖。

調(diào)制原理：在雙極性模式下，載波和調(diào)制波的比較直接產(chǎn)生正負(fù)雙向的脈沖序列。這一過程簡化了電路設(shè)計，使得主電路和控制電路更加簡潔。

調(diào)壓調(diào)頻特性：與單極性調(diào)制相同，雙極性SPWM也通過調(diào)整調(diào)制波的幅值和頻率來實現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻。然而，由于其脈沖序列的生成方式，雙極性SPWM在輸出電壓中的高次諧波分量通常比單極性SPWM要大。

單極性SPWM和雙極性SPWM各有特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場景。在選擇調(diào)制模式時，工程師需要綜合考慮系統(tǒng)的性能要求、成本預(yù)算以及設(shè)計復(fù)雜度等因素。