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SPWM控制的基本原理

定义

SPWM(Sine Pulse Width Modulation)控制—脉冲宽度调制技术,是通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)的一种控制方式。SPWM控制技术在逆变电路中应用最广,实际应用中的逆变电路绝大部分是SPWM型。SPWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用,才确定了它在电力电子技术中的重要地位。


基本工作原理

SPWM控制的理论基础——冲量(冲量指窄脉冲面积)相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同(是指环节在输出响应波形基本相同,低频段非常接近,仅在高频段略有差异)。图1-1所示:

形状不同而冲量相同的各种窄脉冲



用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦波———正弦半波N等分,可看成N个彼此相连的脉冲序列,宽度相等,但幅值不等,用矩形脉冲代替就是等幅,不等宽,中点重合,面积(冲量)相等,宽度按正弦规律变化。脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的波形也就是我们所说的SPWM波形,其可通过按同一比例改变各脉冲宽度来改变等效输出正弦波幅值。如图1-2所示:

用SPWM波代替正弦半波



SPWM波等效主正弦波

基于等效面积原理我们所需的正弦波可用SPWM波等效代替,而等幅值的PWM波用直流电源产生是很容易的,所以目前中小功率的逆变电路几乎都采用SPWM技术。逆变电路是SPWM控制技术最为典型的应用场合。SPWM逆变电路可分为电压型和电流型两种,但目前实用的SPWM逆变电路几乎都是电压型电路。

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