正弦脉宽调制的实现

    经过正弦脉宽调制后的脉冲序列中，各脉冲的上升沿与下降沿的时刻是由正弦波和三角波的交点来决定的。这里，三角波是载波，正弦波是调制波。所以，可以说，SPWM的脉冲序列，是调制波调制载波的结果。

    1．单极性调制

    单极性调制虽然已经很少应用，但就产生脉冲序列的基本过程而言，和双极性调制是相同的，而单极性调制则比较容易说明问题。

    单极性调制的特点是，三角波是单极性的，如图1-32所示。变频时：

    图1-32    单极性SPWM

   (1)正弦波的频率随给定频率而变；三角波的频率原则上也跟着一起变化，但变化规律在不同品牌的变频器中不尽相同。

   (2)正弦波的振幅按比值U1x/fx和给定频率fx同时变化；三角波的振幅则不变。

   (3)计算机将实时地计算出各脉冲的上升沿和下降沿的时刻，如图中之t1、t2、t3……。每个交点时刻都是调制波的振幅值和周期的函数：

   t=f(Tx，Umx)    (1-25)

式中t-脉冲上升或下降的时刻(s)；

   fx-变频器的输出频率(Hz)；

   Tx-与fx对应的周期(s)；

   Umx-调制波的振幅值(V)。

    所以，变频器中并没有三角波和正弦波的发生器，而是在计算机软件里，储存着许许多多的交点方程。这些交点方程决定着脉冲序列中各脉冲的上升沿和下降沿的时刻。

    2．双极性调制

    实际变频器中，更多地使用双极性调制方式。其特点是，三角波是双极性的，如图1-33所示。

    图1-33    双极性调制方式

    双极性调制后的脉冲系列也是双极性的，如图中之uU、uV、uw。但合成后的线电压脉冲系列则是单极性的，如图中之uUV所示。

    在调节频率和电压时，正弦波的周期和振幅将根据用户的需要而调整；但三角波的振幅不变，其周期以不变为好，但计算较困难。实际处理时，常采取“分段同步”的调制方式，即在一定频率范围内，三角波的周期与正弦波同步。

    双极性调制的工作特点是，同一桥臂的上下两个逆变管总是交替导通的。就是说，如果在脉冲的某一宽度内，是V1导通、V4截止的话，那么，在紧接着的宽度内，变成为V1截止、V4导通。例如，U相脉冲序列的正半周作为V1管的控制信号，则其负半周经反相后作为V4管的控制信号，如图1-34所示。

    图1-34    双极性调制工作特点