spwm原理，SPWM逆变器原理

SPWM原理简介：

在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。

所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛的用于直流-交流(DC-AC)逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。三相SPWM是使用 SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。

PWM的全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。广泛的用于电动机调速和阀门控制，比如我们现在的电动车电机调速就是使用这种方式。

SPWM逆变器原理

SPWM 调制及逆变桥工作原理

    今以SPWM 三相逆变桥为例进行说明，SPWM三相逆变器主电路由六个全控式功率开关器件构成三相逆变桥，它们各有一个继流二极管反并联结，整个逆变器由三相不可控整流器提供电压为Us的直流电压。图3 为单极式脉宽调制波的形式图。a 图中Ut 为等腰三角形的载波，Ura 及Ura’为正弦调制波，调制波和载波的交点决定了SPWM 脉冲序列的宽度和脉冲间的间隔宽度，如图b 所示，当A 相的Ura＞Ut 时，VT1 导通，输出正弦脉冲电压Us/2，当Ura＜Ut 时，VT1 关断Uda=0,在Ura 负半周，用同样方法控制VT4，输出负的脉冲电压序列，改变调制波频率时，输出电压基波频率随之改变，降低调制波幅值时如Ura，各段脉冲的宽度变窄，输出电压基波幅值减少。这种SPWM 每相只有一个开关器件反复通断，称单极性SPWM 波形。



    若有同一桥臂上下两个开关交替地导通与关断，则输出脉冲在“+”和“－”之间变化，这样得到双极式的SPWM 波形，如图4 所示，其调制方法与单极式相似，只是输出脉冲电压的极性不同，当Ura＞Ut 时，VT1 导通VT4 关断，Uao=+Us/2；当Urs＜Ut 时VT1 关断，VT4 导通，输出相电压Uao=-Us/2,同理VT3 和VT6，VT3 和VT5 交替导通得到UAO，UCO 如图c 和d 所示，UAB=UAO-UBO，可得逆变器输出的线电压波形UAB=f(t)如e 所示。



附加：SPWM 波形

    所谓的SPWM 波形就是与正弦波形等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形如图1 所示，等效的原则是每一区间的面积相等。如图把一个正弦波分作几等分（如图1a 中，n=12）然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合（如图1b），这样由几个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波等效，称作SPWM 波形。同样，正弦波的负半周也用同样的方法与一系列负脉冲波等效。

 
 
    图2 为SPWM滤波线为等效正弦波UmSinω1t,SPWM 脉冲序列波的幅值为Us/2,各脉冲不等宽，但中心间距相同为π/n ，n 为正弦波半个周期内的脉冲数，令第i 个矩形脉冲宽度为δi , 其中心点相位角为θi ，则根据面积相等的等效原则，可分成


 
    这就是说，第i 个脉冲的宽度与该处正弦波值近似成正比，因此半个周期正弦波的SPWM 波是两侧窄，中间宽，脉宽按正弦规律逐渐变化的序列脉冲波形。