SPWM型变频器的主电路，单项SPWM与三相SPWM的控制原理

　　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。广泛地用于电动机调速和阀门控制，比如电动车电机调速就是使用这种方式。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。它广泛地用于直流交流逆变器等，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。

　　SPWM型变频器的主电路

　　使用单相电源和三相电源的SPWM型变频器主电路分别如图1和图2所示。

　　图2中为了限制泵升电压，在电路中的直流侧并联了电阻R0和可控晶体管V0，当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，让R0消耗掉多余的电能。

　　单项SPWM与三相SPWM的控制原理

　　单项SPWM控制原理

　　图1是采用电力晶体管作为开关器件的电压型单相桥式逆变电路 。?

　　控制V4或V3通断的方法如图2所示。

　　图1所示的单相桥式逆变电路采用双极性控制方式时的波形如图3所示。

　　三相SPWM控制原理

　　在PWM型逆变电路中，使用最多的是图1（a）所示的三相桥式逆变电路，其控制方式一般都采用双极性方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波uc，三相调制信号urU、urV?和urW的相位依次相差120°。U、V和W各相功率开关器件的控制规律相同，现以U相为例来说明。当urU》uc时，给上桥臂晶体管V1以导通信号，给下桥臂晶体管V4以关断信号，则U相相对于直流电源假想中点N′的输出电压uUN′=Ud/2。当urU《uc时，给V4以导通信号，给V1以关断信号，则uUN′=Ud／2。

　　V1和V4的驱动信号始终是互补的。当给V1（ V4）加导通信号时，可能是 V1（ V4）导通，也可能二极管VD1（VD4）续流导通，这要由感性负载中原来电流的方向和大小来决定，和单相桥式逆变电路双极性SPWM控制时的情况相同。V相和W相的控制方式和U相相同。uUN′、uVN′和uWN′的波形如图1（b）所示。可以看出，这些波形都只有±Ud/2两种电平。像这种逆变电路相电压（uUN′、uVN′和?uWN′）只能输出两种电平的三相桥式电路无法实现单极性控制。

　　图中线电压uUV的波形可由uUN′-uVN′得出。可以看出，当臂1和6导通时，uUV=Ud，当臂3和4导通时，uUV=-Ud，当臂1和3或4和6导通时，uUV=0，因此逆变器输出线电压由+Ud、-Ud和零三种电平构成。负载相电压uUN可由下式求得

　　从图中可以看出，它由（±2/3）Ud，（±1/3）Ud和零共5种电平组成。

　　在双极性SPWM控制方式中，同一相上、下两个臂的驱动信号都是互补的。但实际上为了防止上、下两个臂直通而造成短路，在给一个臂施加关断信号后，再延迟Δt时间，才给另一个臂施加导通信号。延迟时间的长短主要由功率开关器件的关断时间决定。这个延迟时间将会给输出的PWM波形带来影响，使其偏离正弦波。