正弦脉宽调制（SPWM）技术详解

正弦脉宽调制的基本原理是将参考波形与输出调制波形进行比较，并根据两者比较结果，确定逆变桥臂的开关状态。

图3-16给出了自然采样SPWM技术的原理。图中，M（t）为调制波信号，幅值为Q_Km；T_r（t）为三角波信号，幅值为π／2，且调制波幅值Q_Km＜π／2。三角波信号与正弦调制信号的频率比应为奇数。当正弦调制信号大于三角波信号时，输出信号F（t）为高电平；反之，输出信号F（t）为低电平。图3-16b所示为SPWM输出波形，其最大幅值为E。图3-16c所示为具有正弦调制的PWM模式下的电压波形，相电压u₁₀和u₂₀构成了线电压u₁₂。

可以证明，上述自然采样SPWM信号中：

1）基波分量幅值＝（调制波峰值×E）／载波峰值。

2）不含偶数次载波谐波。

3）不含（K＋n）为偶数次的边带谐波。其中，K＝mK_C＋n，m＝1，2，3…∞，n＝±1，±2，…±∞，为频率调制比，K_C为最低次载波谐波。(www.xing528.com)

图3-16 自然采样SPWM技术原理

a）自然采样SPWM的三角波调制 b）自然采样SPWM波形 c）具有正弦调制的PWM模式下的电压波形

图3-16中的三角波载波和正弦调制发生电路可以用模拟电路构成，也可以用软件编程来实现，风力发电系统中常采用后者。SPWM技术保证了机组输出电压波形为实际正弦波形，使注入电网的谐波电流显著减少。采用IGBT的SPWM电路的载波开关频率一般为2～4kHz，是我国50Hz的电网基准频率的40～80倍。

采用SPWM整流器作为AC／DC变换的SPWM逆变器，就是所谓的双SPWM变流器。它具有输入电压、电流频率固定，波形均为正弦，功率因数接近1，输出电压、电流频率可变，电流波形也为正弦的特点。这种变流器可实现四象限运行，从而达到能量的双向传送。