同步调制与异步调制的比较分析

SPWM逆变器的性能与两个重要参数有关，它们是调制比m和载频比K。其定义分别为

式中 U_Rm、f（ω、T）——参考信号u_R的幅值、频率（角频率、周期）；

U_cm、fc（ωc、Tc）——载频信号u_c的幅值、频率（角频率、周期）。

在SPWM方式中，U_cm的值常保持不变，m值的改变由改变U_Rm来实现。

在调速过程中，视载频比K是否改变，可以分为同步调制和异步调制两种方式。

1.同步调制 在改变f的同时成正比地改变f_c，使K保持不变，则称为同步调制。采用同步调制的优点是可以保证输出波形的对称性。对于三相系统，为保持三相之间对称、互差120°相位角，K应取3的整数倍；为保证双极性调制时每相波形的正、负半波对称，则该倍数应取奇数。由于波形的对称性，不会出现偶次谐波问题。但是，受开关器件允许的开关频率的限制，保持K值不变，在逆变器低频运行时，K值会显得过小，导致谐波含量变大。使电动机的谐波损耗增加，转矩脉动相对加剧。(www.xing528.com)

2.异步调制 在改变f的同时，f_c的值保持不变，使K值不断变化，则称为异步调制。采用异步调制的优点是可以使逆变器低频运行时K值加大。相应地减小谐波含量，以减轻电动机的谐波损耗和转矩脉动。但是，异步调制可能使K值出现非整数，相位可能连续漂移，且正、负半波不对称。相应的偶次谐波问题变得突出了。但是如果器件开关频率能满足要求，使得K值足够大，这个问题就不很突出了。采用IGBT作为主开关器件的变频器，已有采用全速度范围内异步调制方案的机种，这克服了下述的分段同步调制的关键弱点。

3.分段同步调制 实用的BJT逆变器常采用分段同步调制的方案。图2-23是一个例子，恒转矩区、低速段采用异步调制，高速段分段同步化，K值逐级改变。到了恒功率区，取K=1，可以获得最高输出电压。这样做，开关频率限制在一定的范围内，并且f_c相对变小后，在K为各个确定值的范围内，可以克服异步调制的缺点，保证输出波形对称。K值的切换控制应注意两个问题：①K值的切换不出现电压的突变；②应在临界点处造成一个滞后区，以避免不同K值之间出现振荡。

分段同步调制比较关键的弱点是在K值切换时可能出现电压突变乃至振荡。

图2-23 BJT逆变器基波频率与载波频率的关系

f_c—载波频率 f—基波频率 f_N—基本频率