电力电子电源技术及应用7.2 正弦脉宽调制电路.pptVIP

正弦脉宽调制电路 习惯上人们称对逆变器主电路实施控制的电路为逆变控制电路，而将控制电路对主电路实施的控制方式叫逆变控制方式。逆变控制方式有多种，但在UPS中所使用的主要有三种。即波形叠加法，脉冲宽度调制（PWM）法、PWM加波形叠加混和法,但目前用得最多、最广泛的是PWM法中的正弦脉宽调制（SPWM）法。 一、单脉冲PWM 所谓单脉冲PWM法，就是用一个矩形波脉冲去等效交流电的半周，再用同样的矩形波脉冲等效交流电的另一个半周，通过调整矩形波的脉宽来稳定输出电压，通过调整矩形波的中心距离来调整和稳定输出频率。 利用脉冲宽度来调整输出电压 利用脉冲的中心距来调整输出频率 二、多脉冲PWM 多脉冲PWM法就是用多个等宽度矩形脉冲去等效交流电的正半周，再用同样多个等宽矩形波脉冲去等效交流电的负半周，通过矩形波脉冲宽度的调整去调整和稳定输出电压，而通过调整矩形脉冲的中心距离来调整和稳定输出频率。 用多脉冲PWM法比较单脉冲PWM法输出所含谐波更容易滤出，但每周期内开关器件通断次数过多会造成控制电路复杂和过多的能量损耗。 三、SPWM PWM法是在周期不变的条件下，通过改变脉冲波形的宽度来抑制谐波和调节输出电压的大小。而SPWM法就是在PWM法基础上，使每一个输出电压脉冲在一个特定时间间隔内，能量等效于正弦波在该时间内包含的能量。 N=12时的SPWM波 1.用模拟电路产生SPWM波 采用能量等效的方法可以计算出电压脉冲的宽度，从而确定正半周乃至整个周期内的电压脉冲，获得SPWM。这种产生SPWM 波的方法虽然不甚复杂，但是不便于用模拟电路来实现。在实际的小型UPS中，常用50Hz的正弦波信号与一频率比50Hz高很多的三角波信号相比较，依据比较结果产生SPWM波。这种方法一般被称为三角波法。 上图给出的是用三角波法产生SPWM波的电路框图，主要包括正弦波发生器、三角波发生器、比较器和分相器等四部分。其中正弦波的产生可以用RC或LC正弦波振荡器，也可以通过先产生同频方波然后接有源滤波器的方法获得正弦波。 RC或LC正弦波振荡器 RC或LC正弦波振荡器，就是由R、L和C构成放大器的反馈网络，不但使反馈到放大器输入端电压的相位与原输入电压相位相同，而且使反馈到放大器输入端电压的幅值和原输入电压幅值相等。 RC串并联选频网络正弦波振荡电路 RC串并联选频网络正弦波振荡电路 上图给出了RC串并联（又称文氏电桥）正弦波振荡电路，调节电路中R（两个50k电阻）的阻值并使其相等，则可得频率为f=l/(2πRC)的正弦波。调节RF（10K）的阻值大小，可以使电阻起振和稳定输出。若用运算放大器取代上图中由T1和T2组成的放大电路，则可得下图所示的正弦波振荡电路。 RC串并联选频网络正弦波振荡电路 双运算放大器组成的正弦波产生电路 U1及外围构成方波发生电路，而U2及外围构成有源滤波器。当运放采用单电源供电时，Vr可以设置为Vcc/2。 有源积分器产生三角波的电路 电路中的运放如果采用单电源供电，则Vr为参考电压；如果运放采用双电源供电，则Vr为接地点电平。 分相器电路 vl是SPWM产生电路送出的SPWM信号，v2是由保护电路送来的保护信号，v2在正常运行时为“1”，而异常时为“0”。异或门U7和电阻R及电容C构成了脉冲延迟电路，其目的是实现SPWM和 的互锁，也就是使两路信号间留有死区。 2.用单片计算机产生SPWM波 随着微型计算机和微型处理器的发展和应用，原来UPS中许多由硬件实现的部分，现在都可以用单片计算机来实现。根据正半周SPWM波关于限π/2对称的特点，可以只列出四分之一周期的脉冲宽度，其他四分之三周期则通过变换查表方法而从列出的表中获得，这可节省大量的内存空间。