1.几个基本概念
1）正弦脉宽调制（SPWM）。它是将每一正弦周期内的多个脉冲作自然或规则的宽度调制，使其依次调制出相当于正弦函数的相位角和面积等效于正弦波的脉冲序列，形成等幅不等宽的正弦化电流输出。
2）载波比。每周基波（正弦调制波）与所含调制输出的脉冲总数之比即为载波比。理论上载波比越大，输出精度越高，但过大的载波比也意味着极高的开关频率，在高频率应用场合会带来很大的开关损耗，甚至没有合适的器件可供选择。所以设计SPWM电路时，载波比是最先要考虑的参数。
3）调制度。调制度即调制信号幅度与载波幅度之比。
4）死区时间。死区时间是PWM输出时，为了使H桥的上、下管不会因为同时导通而设置的一个保护时段，也就是上、下桥同时关断时间。由于IGBT等功率器件都存在一定的结电容，所以会造成器件导通、关断的延迟现象。一般在设计电路时已尽量降低该影响，比如尽量提高控制极驱动电压电流，设置结电容释放回路等。为了使IGBT工作可靠，避免由于关断延迟效应造成上、下桥臂直通，有必要设置死区时间，可有效地避免延迟效应产生的影响；由于上、下桥臂未完全关断，而另一桥臂又处于导通状态，避免了直通烧坏模块。死区时间大，模块工作更加可靠，但会带来输出波形的失真及降低输出效率；死区时间小，输出波形要好一些，但会降低可靠性，此时的死区时间单位一般为μs。一般死区时间取决于元器件制作工艺，是不可以改变的。
2.SPWM工作原理
1）图11-9所示为SPWM工作原理波形。
如将正弦波每半周划分为N等份（图中N=6），每一等份的正弦电压与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲所代替，且使矩形脉冲的中点与相应正弦等份的中点重合，则各脉冲的宽度将是按正弦规律变化的。按照采样控制理论中冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性环节上，其效果基本相同的结论，图中所示的由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形便与正弦波等效。
2）用模拟电路产生等幅不等宽脉冲的方法，通常采用期望的正弦波（调制波Modula-tion Wave）与三角波（Carrier Wave）相交的办法来确定各分段矩形脉冲的宽度。因为等腰三角形上下宽度与高度成线性关系且左右对称，当它与一个光滑的曲线相交时，即可得到一组脉冲宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。图11-10所示为单极性调制波形。
图11-9 SPWM工作原理波形
图11-10 单极性调制波形
正弦波与三角波相交点如图11-10b所示，由此可得到一组等幅矩形脉冲如图11-10a所示，其宽度按正弦规律变化。再用这组矩形脉冲作为逆变器各功率开关器件的控制信号，则在逆变器输出端就可以获得一组矩形脉冲，图11-11为逆变器输出基波波形。
逆变器输出基波幅值为逆变器直流侧电压，脉冲宽度是它在周期中所处相位角的正弦函数。该矩形脉冲可用正弦波来等效，如图11-11中虚线所示。逆变器输出频率与正弦调制波频率相同。
当逆变器输出端需要变频时，只需改变调制波的频率。图11-12为逆变器变频波形。(www.xing528.com)
图11-11 逆变器输出基波波形
图11-12 逆变器变频波形
三角波与正弦调制波的交点即确定了逆变器输出脉冲的宽度和相位，通常采用恒幅的三角波，而用改变调制波幅值的方法，可以得到逆变器输出波形的不同宽度，从而得到不同的逆变器输出电压。如改变图11-11中的调制波幅值，即得到不同的逆变器输出电压。图11-13为不同的逆变器输出电压波形。
3.双极性调制
正弦波与双极性三角波的调制波形如图11-14所示。
图11-13 不同的逆变器输出电压波形
图11-14 正弦波与双极性三角波的调制波形
这时三角波和PWM波形均有正负极性变化，但正半周内，正脉冲较负脉冲宽，负半周则反之，但每个半周期均有正、负两种极性的脉冲调制波。对单相桥式逆变电路采用单极性调制时，在正弦波的半个周期内每臂上、下只有一个功率开关器件导通或关断；而双极性调制时，逆变器半周期内两对角及同一臂上、下两个功率开关器件交替通断，处于互补的工作方式。
图11-15 SPWM逆变器主电路图
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