PWM逆变器的原理及应用

图2-18 6脉波方波逆变器波形图

a）电压、电流波形 b）电流为理想正弦波时的情况

c）直接功率流向

前述的6脉波方波逆变器的优点是每周期内开关次数少，控制模式相对简单，主开关器件的开关损耗较小。但其缺点也是明显的，当输出频率较低时，电机转矩脉动影响加剧，有的生产机械是不允许的。低速时谐波较大的转矩脉动的影响使调速范围较窄。如果电压的控制是采用晶闸管相控整流电路，深控时会使电网功率因数恶化，影响供电质量。所以目前中小容量变频器的逆变器已很少采用6脉波方式。随着自关断器件的逐步成熟，PWM逆变器的应用日渐广泛。

利用PWM控制技术，既可以控制逆变器输出电压的频率，又可以控制输出电压的波形及其基波的幅值。(www.xing528.com)

为使逆变器输出电压波形趋于正弦波，常采用SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）方式。通用变频器中常用全数字控制方式实现SPWM。图2-19所示的电压型SPWM变频器有如下优点：

（1）可以实现由逆变器自身同时完成调频和调压的任务，与图2-9相比省掉了为调压而设置的一个功率控制级，使线路简化，可实现小型化并降低成本。

（2）输出电压的谐波含量可以极大地减少，特别是可以减小和消除某些较低次谐波。减小了电动机的谐波损耗和减轻了转矩脉动。即使在很低的转速下，也可以实现平稳运转。

（3）由于主开关器件的开关频率足够高，可以实现快速电流控制。这对于矢量控制式高性能变频器是必不可少的。

另外，由于载波频率附近的谐波分量对总体性能有很大影响，如何选择载波频率以消除或减小该频率附近的谐波，已成为进一步提高PWM变频器性能的一个研究课题。