交-直-交变频器谐波分析与输出电压调节

    对于交-直-交变频器，不论电压型还是电流型，其输出电压都不是正弦波而是矩形波。此矩形波可分解成正弦基波与一系列的高次谐波。

    1．SPWM变频器输出的谐波分析

   SPWM变频器虽然以输出波形接近正弦波为目的，但其输出电压中仍然存在着谐波分量。产生谐波的主要原因是：

    ①在工程应用中对SPWM波形的生成统统采用规则采样方法或专用集成电路器件，并不能保证脉宽调制序列波的波形面积与各段正弦波面积完全相等。

    ②在实现控制时，为了防止逆变器同一桥臂上、下两器件的同时导通而导致直流侧短路，当同一桥臂内上、下两器件作互补工作时，设置了一个导通时滞环节。时滞的出现不可避免地造成逆变器输出的SPWM波形有所失真。

    2．关于谐波含量得出的结论

    ①只要载频比Ⅳ足够大，较低次谐波（通常对电机的转矩脉动影响较大）就可以被有效地抑制。特别是深调节时更是如此。

    ②深调节时，较高次谐波反而增加。即当M较小时，高次谐波的幅值增加，这是由于M接近于零时，Urm<<Utm，Ur和Ut的交点贴近横轴，各调制脉冲的宽度近于不变，导致与N的数值相近次数的高次谐波幅值很大。

    ③用于三相对称系统中时，3的整数倍次谐波可以自行消失，不必考虑。

    3．关于输出电压调节得到的结论

    ①只要控制Urm不大于Utm，即M＜1时，输出电压的基波幅值与调制比M成线性关系，说明SPWM具有良好的调压性能。

    ②PWM逆变器输出电压的基波方均根值将低于普通的方波逆变器，或者说，为了得到同样的输出方均根值，PWM逆变器需要更高的直流输入电压Us。

    ③对于SPWM而言，常控制Urm，使M＜1。也可以使M＞1，这时电压利用率将提高，但调压灵敏度下降且低次谐波成分有增加的趋势。

    由上述可见，SPWM方式下，谐波较小，特别是低次谐波的影响显著减小，基波电压与M基本成正比。改变Ur的幅值Urm，即可调节输出电压，在M＜1的情况下，输出电压与Urm成正比。