三相逆变器的SPWM控制及输出特性

三相逆变器电路示意图如图2-21所示。该电路可以看作是由三个单相半桥式逆变器构成的。

图2-21 三相逆变器电路图

对于三相逆变器的SPWM控制，调制和输出电压波形如图2-22所示。由于三相逆变器可以看作是由三个单相半桥式电路组合而成的，因此只能采用双极性SPWM控制方式。三相调制正弦波信号相互错开120°，采用同一个三角载波。以a相为例，当v_a＞v_c时，a相上桥臂V₁为导通信号，下桥臂V₄为关断信号，则a相相对于直流电压源的中点O′的电压为V_ao′=V_d/2；当v_a＜v_c时，a相上桥臂V₁为关断信号，下桥臂V₄为开通信号，则a相相对于直流电压源的中点o′的电压为V_ao′=-V_d/2。V₁和V₄的开关信号是互补的。需要强调的是，V₁加上导通信号时，可能是V₁也可能是VD₁导通，这要取决于负载的特性、流过负载的电流的大小和方向。和单相桥式逆变器双极性调制时特性一致。b相和c相的控制信号的产生以及桥臂导通特性与a相类似。

图2-22 三相逆变器的SPWM控制工作波形(www.xing528.com)

载波比K的定义与单相电路时一样，如式（2-90）所示，在单相电路中，K应取奇数，这样输出电压的谐波将聚集在以K次及其整数倍次谐波为中心的双边频带上。在三相逆变器中，通常取

K=6N-3（N=1，3，5，…） （2-93）

即K为正奇数，且是3的整数倍。而三相逆变器中，每一相输出的K次谐波，其相位差为K×120°，现在取K为3的整数倍，则相位差为0，这样输出的线电压中就不含有K次谐波，大大提高了输出电压的正弦度，减小THD。

虽然理论上双极性PWM控制方式中，同一相的上下桥臂的开关信号是互补的，但在实际应用时，为了防止垂直换流时上下桥臂直通造成的短路，往往需要在互补的开关信号之间加入一段死区时间t_d，以保证退出导通的开关管的可靠关断。t_d的大小主要由开关管的关断时间决定。由于死区时间t_d的存在，会使输出PWM波形偏离正弦波，而产生畸变。