单相桥式PWM逆变电路

电力电子技术PWM逆变电路计算法与调制法

主讲人：王绘宇国家级供用电技术专业教学资源库如果给出了逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数，PWM波形中各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形。这种方法称之为计算法。计算法是很繁琐的，当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。计算法一PWM逆变电路计算法与调制法一PWM逆变电路计算法与调制法与计算法相对应的是调制法，即把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，其中等腰三角波应用最多。因为等腰三角波上任一点的水平宽度和高度成线性关系且左右对称，当它与任何一个平缓变化的调制信号波相交时．如果在交点时刻对电路中开关器件的通断进行控制，就可以得到宽度正比于信号波幅值的脉冲，这正好符合PWM控制的要求。在调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形，这种情况应用最广。当调制信号不是正弦波，而是其他所需要的波形时，也能得到与之等效的PWM波。调制法二

单相桥式PWM逆变电路工作原理图单相桥式PWM逆变电路工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud。结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明调制法的应用工作原理图

单相桥式PWM逆变电路V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。V4关断V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。uo总可得到Ud和零两种电平。uo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平。二

单相桥式PWM逆变电路工作原理图单相桥式PWM逆变电路工作原理1单极性PWM控制方式调制信号Ur为正弦波，载波Uc

在Ur的正半周为正极性的三角波，在Ur的负半周为负极性的三角波。在Ur和Uc的交点时刻控制IGBT的通断。图

单极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud二

单相桥式PWM逆变电路工作原理图单相桥式PWM逆变电路工作原理单极性PWM控制方式在Ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态，当Ur>Uc时使V4导通，V3关断，uo=Ud;

当Ur<Uc时使V4关断，V3导通，uo=0。在Ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态，

当Ur<Uc时使V3导通，V4关断，uo=-Ud;当Ur>Uc时使V3关断，V4导通，uo=O。这样，就得到了SPWM波形uo。图中的虚线Uof表示uo中的基波分量。像这种在Ur的半个周期内三角波载波只在正极性或负极性一种极性范围内变化，所得到的PWM波形也只在单个极性范围变化的控制方式称为单极性PWM控制方式。图

单极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud二

单相桥式PWM逆变电路工作原理图单相桥式PWM逆变电路工作原理2双极性PWM控制方式图

双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud和单极性SPWM控制方式相对应的是双极性控制方式。其控制和输出波形如图所示。其中ur为正弦调制波，uc为三角形载波。但uc的波形与单极性时有明显的不同，在ur的半个周期内，三角波载波不再是单极性的，而是有正有负的双极性三角波。二

单相桥式PWM逆变电路工作原理图单相桥式PWM逆变电路工作原理双极性PWM控制方式双极性调制方式在ur的正、负半周控制规律相同。当ur＞uc时，同时给T1

和T4

导通信号，给T2

和T3

关断信号，此时若io>0，则T1

和T4

导通，若io<0，则Dl

和D4

导通，两种情况下输出电压均为+Ud；当ur＜uc

时，给T2

和T3

导通信号，给Tl和T4

关断信号，若此时io<0，则T2

和T3

导通，若io>0，则D2

和D3

导通，两种情况下输出电压uo

均为-Ud。可见，在ur的一个周期内，输出的PWM波只有±Ud

两种电平，而不再出现单极性控制时的零电平状态。主电路的输出电压uo

波形如图7.22(b)所示，其幅值只有+Ud、-Ud

两种。Uof为输出的基波波形，形状与正弦调制波相同。图

双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud二

单相桥式PWM逆变电路工作原理图

双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图

单极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud