实现正弦脉宽调制的方法与应用

经过正弦脉宽调制后的脉冲序列中，各脉冲的上升沿与下降沿的时刻是由正弦波和三角波的交点来决定的。这里，三角波是载波，正弦波是调制波。所以，可以说，SPWM的脉冲序列，是调制波调制载波的结果。

1.单极性调制

单极性调制虽然已经很少应用，但单极性调制比较容易说明问题。

单极性调制的特点是，三角波是单极性的，如图7-27中之曲线①所示。变频时：

（1）正弦波的频率由给定频率决定，如图7-27中之曲线②和曲线④所示；三角波的频率原则上也跟着一起变化，但变化规律在不同品牌的变频器中不尽相同。

（2）正弦波的振幅按比值U_1X/f_X和给定频率f_X同时变化；三角波的振幅则不变。

所以，变频器的输出电压是脉冲序列波，如图7-27a中的曲线③和图7-27b中之曲线⑤所示。

老师，这变频器中有三角波和正弦波的发生器吗？”

张老师说：“早期的变频器中是有的，但因为计算机的计算速度的飞速发展，现在的计算机已经能够实时地计算出各脉冲的上升沿和下降沿的时刻，如图中之t₁、t₂、t₃……。每个交点时刻都是调制波的振幅值和周期的函数：

t=f_X（T_X，U_mX） （7-14）

式中 t——脉冲上升或下降的时刻，s；

f_X——变频器的输出频率，Hz；

T_X——与f_X对应的周期，s；

U_mX——调制波的振幅值，V。(www.xing528.com)

所以，现在的变频器中并没有三角波和正弦波的发生器，而是在计算机软件里，储存着许许多多三角波和正弦波的交点方程。这些交点方程决定着脉冲序列中各脉冲的上升沿和下降沿的时刻。

图7-27 单极性SPWM

a）频率较高时 b）频率较低时

2.双极性调制

（1）调制特点 实际变频器中，更多地使用双极性调制方式。其特点是，三角波和调制波都是双极性的，如图7-28所示。

图7-28 双极性调制方式

双极性调制后的脉冲系列也是双极性的，如图中之u_U、u_V、u_W。但合成后的线电压脉冲系列则是单极性的，如图中之u_UV所示。

在调节频率和电压时，正弦波的周期和振幅将根据用户的需要而调整，但三角波的振幅不变。

（2）工作特点 双极性调制的工作特点是，同一桥臂的上下两个逆变管总是交替导通的。就是说，如果在脉冲的某一宽度内，是V₁导通、V₄截止的话，那么，在紧接着的宽度内，变成为V₁截止、V₄导通。例如，U相脉冲序列的正半周作为V₁管的控制信号，则其负半周经反相后作为V₄管的控制信号，如图7-29所示。

图7-29 双极性调制工作特点