正弦波脉宽调制(SPWM)逆变器
在VVVF控制技术发展的早期均采用PAM方式即脉冲幅值调制方式，这是由于当时的主开关器件是普通的晶闸管等半控器件，开关频率低，所以逆变器输出的交流电压波形只能是方波，谐波成分多。而且变压与变频分开完成，网侧整流电路采取相控整流器，致GTR复杂，电动机在低频区转矩脉动、谐波损耗及噪声均很大。随着全控型快速半导体器件如GTR. IGBT. GTO等的应用，VVVF控制才有可能发展为PWM方式。
1964年，德国的A. Schonung等人率先提出了脉宽调制变频的思想，把通信系统中的调制技术推广应用于交流变频器。利用PWM控制技术，既可以控制逆变器输出电压的频率，也可以控制输出电压的波形及其基波的幅值，从而同时实现变压和变频。
一、正弦脉宽调制原理
在采样控制理论中有一个重要的结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同，冲量指窄脉冲的面积。上述结论是PWM控制的重要理论基础。
所谓的正弦脉宽调制( SPWM)波形，就是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，如图2 -16所示。等效的原则是每一区间的面积相等。如果把一个正弦半波分作”等分[在图2 - 16 (a)中n=12]，然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合，如图2-16 (b)所示。这样，由札个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波的半周等效，称作SPWM波形。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲等效。这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效的SPWM波形称单极式SPWM。图2 17所示是SPWM变压变频器主电路的原理图，图中VT1～VT6是逆变器的6个全控式功率开关器件，它们各有一个续流二极管反向并联。整个逆变器由三相不可控整流器供电，所提供的直流恒压为Us (Ed)。异步电动机定子绕组Y形联结，其中点O与整流器输出瑞滤波电容器中点O′相连，因而当逆变器任一相导通时，电动机绕组上所获得的相电压为Us/2(Ed／2)。
图2 - 16与正弦波等效的等幅不等宽矩形脉冲序列波形
(a)正弦波形；(b)等效的SPWM波形
图2 - 17 SPWM变压变频器主电路原理图
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