正弦波UPS中逆變電路結構及SPWM方法

⒈當三角波頻率與正弦波頻率之比N>20以上時(shí)，在比較器輸出端產(chǎn)生的矩形脈沖，其寬度正比于正弦波幅值與三角波幅值之比。

因此，只要適當地調節輸入到比較器的正弦波電壓的幅值大小，就可以調節脈沖寬度，從而調節了逆變器輸出的正弦波電壓的大小。這一特點(diǎn)也使得由三角波調制電路構成的逆變電路具有自動(dòng)穩壓的功能。

⒉當正弦波幅度小于三角波幅度時(shí)，逆變器輸出電壓波形中只含有基波和17、19…次諧波，而不包含3、5、7…等低次諧波分量，僅存在與三角波頻率相近的高次諧波。

正弦波的頻率是50Hz，通常三角波的頻率是10-20KHz左右。因此，在采用三角波調制法的逆變電路中，輸出電壓的波形中實(shí)際上不包含低次諧波分量，它們所包含的最低諧波分量的頻率都在幾十KHz以上。因此，在這種逆變電路中，逆變器所需的合成器(即輸出濾波器)的尺寸、重量和成本可以大大減小。

⒊若增大正弦波的幅度，使正弦波幅度大于三角波幅度時(shí)，逆變電路輸出的調制波中，將開(kāi)始出現3、5、7…等低次諧波分量。這會(huì )導致逆變輸出正弦波電壓的失真度增大，嚴重時(shí)會(huì )使電路進(jìn)入自動(dòng)保護關(guān)機狀態(tài)。因此在調試時(shí)要主意正弦波的幅度不能超過(guò)三角波的幅度。

上述正弦波調制法已經(jīng)成為一種經(jīng)典的正弦波調制方法，在逆變電路中被廣泛使用。

2 雙極性SPWM調制

在雙極性調制電路中，需要一路正弦波信號和一路三角波信號，三角波信號的幅值必須略大于正弦波信號的峰-峰值。

如圖4a所示，若將正弦波送到單電源比較器的同相輸入端，將三角波送到比較器的反相輸入端，則在電壓比較器的輸出端將得到一連串脈沖方波序列，其特點(diǎn)是：在正弦波的正半周中，對應于正弦波幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較窄，而對應于正弦波幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較寬。而在正弦波的負半周中，對應于正弦波幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較寬，而對應于正弦波幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較窄。

由于這種調制電路輸出的SPWM波信號中既包含了正弦信號正半周的信息，又包含了負半周的信息，所以稱(chēng)為雙極性調制。

由于高頻機通常采用半橋式功放電路，需要兩路大小相等、相位相反的SPWM信號，因此在高頻機中，將由此得到的雙極性調制信號分為兩路，將其中一路反相180°，即可得到兩路大小相同、相位相反的SPWM信號。

圖4b所示為另一種調制電路。它與圖4a的區別是將正弦波送到比較器的反相輸入端，而將三角波送到比較器的同相輸入端。由此得到的SPWM信號的波形與圖4a的相反，SPWM波寬度的變化規律也相反。將其分為兩路，并將其中一路反相后，同樣可以得到兩路大小相等、相位相反的SPWM信號。

3 單極性SPWM調制

在單極性調制電路中，也需要一路正弦波信號和一路三角波信號，但三角波信號的幅值只須略大于正弦波信號正半周的幅值或負半周的幅值。并且與正弦波的正半周或負半周對齊。

如圖5單極性調制電路示意圖所示，若將正弦波送到單電源比較器的同相輸入端，將三角波送到比較器的反相輸入端，則在三角波幅值大于正弦波的幅值時(shí)，比較器將輸出一個(gè)負向脈沖，這個(gè)正向脈沖的寬度等于三角波大于正弦波部分所對應的時(shí)間間隔。而在三角波幅值小于正弦波的幅值時(shí)，比較器將輸出一個(gè)正向脈沖，這個(gè)正向脈沖的寬度等于三角波小于正弦波部分所對應的時(shí)間間隔。從圖5可見(jiàn)：這時(shí)在電壓比較器的輸出端將得到一串脈沖方波序列，其特點(diǎn)是對應于正弦波正半周幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較窄，而對應于正弦波正半周幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較寬。對應于正弦波的負半周，則輸出脈沖方波的幅值為0。

由于這種調制電路輸出的SPWM波信號中只包含了正弦信號正半周或負半周的信息，所以稱(chēng)為單極性調制。

在工頻機中通常采用全橋式功放電路，需要4路不同的SPWM驅動(dòng)信號，因此必須