單極性SPWM的兩種控制方法與過(guò)零點(diǎn)輸出特性比較

1）t₀～t₁時(shí)刻 由圖4可以看到，在t₀～t₁時(shí)刻，由于給定的低頻臂信號是1，對應圖3可以知道主電路低頻臂下管導通，圖4中SPWM對應的是高頻臂上管的驅動(dòng)信號，上管的SPWM驅動(dòng)信號逐漸變小。由圖1可以知道在t₀～t₁時(shí)刻，輸出正弦波信號由正逐漸變?yōu)?。

2）t₁時(shí)刻 在t₁時(shí)刻，低頻臂信號由1變?yōu)?，所以，低頻臂由下管導通變?yōu)樯瞎軐?，由圖3可以分析出，在低頻臂切換的同時(shí)，產(chǎn)生SPWM的比較器也進(jìn)行了切換，所以，由E₁誤差信號產(chǎn)生的SPWM（高頻臂上管）在t₁時(shí)刻馬上變?yōu)榻咏?00％的SPWM,然后逐漸變小。高頻臂下管的驅動(dòng)互補于高頻臂上管的驅動(dòng)，所以高頻臂下管的驅動(dòng)由0逐漸變大。由圖1可以得知，輸出正弦波信號由0逐漸變負。

3）t₁～t₂時(shí)刻 實(shí)際的輸出誤差信號E₂會(huì )與E₁相差一個(gè)相位，所以，產(chǎn)生的SPWM₂與SPWM₁是不同的。由圖4可以看出：t₁時(shí)刻以后，SPWM₂馬上就為0，由于高頻臂下管信號互補于SPWM₂，對應于主電路，在t₁時(shí)刻高頻臂下管馬上以一個(gè)比較大的占空比導通，然后占空比慢慢變?。▓D中SPWM₂逐漸變大），高頻臂下管信號并不是由0逐漸變大，SPWM的突變必然會(huì )引起輸出正弦波信號在過(guò)零點(diǎn)的振蕩?？晒┻x擇的解決方案如下：

（1）在低頻臂切換的同時(shí)，把輸出誤差信號人為地放電，使其為0，這樣就可以減弱在過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻所引起的振蕩；

（2）人為地把低頻臂信號超前或滯后一定相位，但是，這一方案由于低頻臂信號的相位受負載輕重的影響，實(shí)際上難以做到準確。

1.2.2 雙邊SPWM控制

雙邊SPWM的控制電路如圖5所示。由于低頻臂的切換作用，高頻臂PWM輸出性質(zhì)隨之改變。例如，過(guò)零前S_g1的窄脈沖對應為輸出低電壓，低頻臂切換后突然成為高電壓。然而與單邊SPWM控制所不同的是，雙邊SPWM中的反相動(dòng)作是與低頻臂同時(shí)進(jìn)行的。由于控制器中的輸出沒(méi)有突變，低頻臂的切換也不會(huì )造成輸出的突變。

圖 5 雙 邊 SPWM控 制 電 路

圖6所示的是雙邊SPWM控制方法在過(guò)零點(diǎn)附近的SPWM示意圖。圖6中E₁為理論上跟基準（電壓波形）同相位的誤差信號，由于在電壓環(huán)和電流環(huán)兩個(gè)環(huán)節中存在積分環(huán)節，實(shí)際的誤差信號E₂會(huì )與基準信號相差一個(gè)相位。圖中SPWM₁是理論上的高頻臂上管的驅動(dòng)信號，SPWM₂則是實(shí)際的高頻臂上管的驅動(dòng)信號。

圖6 雙邊SPWM控制在過(guò)零點(diǎn)附近的SPWM示意圖

1）t₀～t₁時(shí)刻 由圖6可以看到，在t₀～t₁時(shí)刻，由于給定的低頻臂信號是1，對應圖5可以知道主電路低頻臂下管導通，圖6中SPWM對應的高頻臂上管的驅動(dòng)信號，由圖1可以知道在t₀～t₁時(shí)刻，輸出正弦波信號由正逐漸變?yōu)?。

2）t₁時(shí)刻 在t₁時(shí)刻，低頻臂信號由1變?yōu)?，所以低頻臂由下管導通變?yōu)樯瞎軐?，由圖5可以分析出，在低頻臂切換的同時(shí)，產(chǎn)生SPWM的比較器也進(jìn)行了切換，所以，由E₁誤差信號產(chǎn)生的SPWM（高頻臂上管）在t₁時(shí)刻馬上變?yōu)?00％的SPWM,然后逐漸變小。高頻臂下管的驅動(dòng)互補于高頻臂上管的驅動(dòng)，所以，高頻臂下管的驅動(dòng)由0逐漸變大。由圖1可以得知，輸出正弦波信號由0逐漸變負。

3）t₁～t₂時(shí)刻 實(shí)際的輸出誤差信號E₂會(huì )與E₁相差一個(gè)相位，所以，產(chǎn)生的SPWM₂與SPWM₁是不同的，由圖6可以看出，在t₁到t₂時(shí)刻，高頻臂上管驅動(dòng)一直都是高電平，由于高頻臂下管互補于上管驅動(dòng)，所以，在t₁到t₂時(shí)刻，高頻臂下管是不導通的，此后有一軟開(kāi)通過(guò)程。由圖6中SPWM₁與SPWM₂的比較可以看出，誤差信號滯后于基準信號有利于抑制正弦波輸出信號在過(guò)零點(diǎn)的振蕩。

2 計算機仿真與實(shí)驗結果

應用電子電路計算機輔助分析于設計軟件Matlab，分別對上述兩種控制方法進(jìn)行了仿真。

仿真條件:輸出220V，f=25Hz

2.1 單邊SPWM控制的仿真波形

單邊SPWM控制的仿真波形如圖7所示。從圖7可以明顯地看到，正弦波在過(guò)零點(diǎn)的時(shí)候有明顯的振蕩，跟理論分析完全吻合。

圖7 單邊SPWM控制方法仿真波形