spwm逆變電路工作原理詳解-KIA MOS管

spwm逆變電路

SPWM（正弦脈寬調(diào)制）是一種通過(guò)比較正弦波（調(diào)制波）與高頻三角波（載波）來(lái)生成脈寬調(diào)制信號(hào)的控制技術(shù)。其目標(biāo)是使逆變器的輸出電壓波形盡可能接近正弦波，從而減少諧波失真并提高輸出質(zhì)量。

調(diào)制波：通常是一個(gè)低頻正弦波（例如50Hz或60Hz），代表期望的輸出交流信號(hào)。

載波：通常是一個(gè)高頻三角波（例如幾kHz到幾十kHz），用于生成高頻開(kāi)關(guān)信號(hào)。

比較過(guò)程：當(dāng)正弦波的瞬時(shí)值大于三角波時(shí)，輸出高電平（開(kāi)關(guān)導(dǎo)通）；反之，輸出低電平（開(kāi)關(guān)關(guān)閉）。這會(huì)生成一系列寬度隨正弦波變化的脈沖信號(hào)。

通過(guò)調(diào)整正弦波的幅度（調(diào)制指數(shù)）和三角波的頻率，可以控制輸出電壓的大小和波形質(zhì)量。

H橋逆變器是一種經(jīng)典的拓撲結(jié)構(gòu)，因其電路形狀像字母“H”而得名。它由四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件（通常是MOSFET或IGBT四）組成，分為兩組橋臂，用于控制電流流向負(fù)載。

四個(gè)開(kāi)關(guān)：記為S1、S2、S3、S4，分別位于H橋的四個(gè)橋臂。

S1和S2組成左橋臂，S3和S4組成右橋臂。

每個(gè)開(kāi)關(guān)通常與一個(gè)反并聯(lián)二極管（續(xù)流二極管）配合，用于在開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)提供電流續(xù)流路徑。

直流電源：提供輸入直流電壓（例如電池或整流電源）。

負(fù)載：連接在H橋的輸出端（通常是感性負(fù)載、電阻性負(fù)載或電機(jī)）。

控制信號(hào)：由SPWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷。

H橋的工作基于開(kāi)關(guān)對(duì)的協(xié)同動(dòng)作，通過(guò)改變電流方向生成交流輸出。

常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)組合包括：

正向電流：S1和S4導(dǎo)通，電流從直流正極流向負(fù)載，再回到負(fù)極，輸出正電壓。

反向電流：S2和S3導(dǎo)通，電流方向相反，輸出負(fù)電壓。

禁止?fàn)顟B(tài)：某些開(kāi)關(guān)組合（如S1和S2同時(shí)導(dǎo)通）會(huì)導(dǎo)致直流短路，必須避免。

開(kāi)關(guān)控制：

同一橋臂的上下管互補(bǔ)導(dǎo)通，避免直通短路（需加入死區(qū)時(shí)間）。

在正弦波正半周，一對(duì)角開(kāi)關(guān)交替導(dǎo)通；負(fù)半周切換至另一對(duì)角，實(shí)現(xiàn)交流極性反轉(zhuǎn)。

輸出特性：

脈沖序列的面積與目標(biāo)正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等（面積等效原理），經(jīng)濾波后輸出基波接近理想正弦波。

通過(guò)調(diào)整調(diào)制比（正弦波幅值與三角波幅值之比），可線性調(diào)節(jié)輸出電壓幅值；改變調(diào)制波頻率則調(diào)節(jié)輸出頻率。

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