本文主要是關(guān)于雙極性pwm的相關(guān)介紹，并著重對(duì)雙極性pwm的控制方式進(jìn)行了詳盡闡述。

　　雙極性pwm原理

　　PWM（Pulse Width Modulation）控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要的波形。PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對(duì)逆變電路的影響也最為深刻，PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用也最具代表性。 

　　面積等效原理是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，即在采樣控制中，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的同一環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。其中，沖量指的是窄脈沖的面積；效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如圖1.1.1（1）所示，三個(gè)窄脈沖形狀不同，但是它們的面積都等于1，當(dāng)它們分別加在如圖1.1.1（2）（a）所示的R-L電路上時(shí)，并設(shè)其電流i（t）為電路的輸出，則其輸出響應(yīng)波形基本相同且如圖1.1.1（2）（b）所示。

　　SPWM方法的基本原理

　　具有等幅和正弦寬度的PWM波被稱(chēng)為SPWM（正弦PWM）波形。它

　　如圖1.1.2所示，通過(guò)將正弦半波分成N個(gè)相等的部分，正弦半波可以看作是由N個(gè)脈沖序列組成的波形，這些脈沖序列的脈沖寬度等于N/，但幅度不同，并且脈沖的頂部不是水平線。，而是正弦曲線。如果這些脈沖序列被相同數(shù)量的等幅和不等寬的矩形脈沖代替，則矩形脈沖的中點(diǎn)與中點(diǎn)的相應(yīng)正弦部分重合，并且矩形脈沖的面積和相應(yīng)的正弦部分相等。圖中所示的矩形脈沖序列稱(chēng)為SPWM波形。

　　雙極性pwm控制方式

　　a）在ru的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得的PWM波也有正有負(fù)，在ru的一個(gè)周期內(nèi)，輸出的PWM波只有±dU兩種電平。 

　　b）在ru的正負(fù)半周，對(duì)各個(gè)開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同。當(dāng)ru》cu時(shí)，1V和4

　　V導(dǎo)通，2V和3V關(guān)斷，這時(shí)如果oi》0，則1V和4V導(dǎo)通，如果oi《0，則1VD和4VD導(dǎo)通，但不管那種情況都是ou=dU。當(dāng)ru《cu時(shí)，2V和3V導(dǎo)通，1V和4V關(guān)斷，這時(shí)如果oi《0，則2V和3V導(dǎo)通，如果oi》0，則2VD和3VD導(dǎo)通，但是不管哪種情況都是ou= -dU。

　　雙極性PWM模式

　　雙極性PWM控制模式采用的是正負(fù)交變的雙極性三角載波ut與調(diào)制波ur，如圖6.3所示，可通過(guò)ut與ur，的比較直接得到雙極性的PWM脈沖，而不需要倒相電路。

　　與單極性模式相比，雙極性PWM模式控制電路和主電路比較簡(jiǎn)單，然而對(duì)比圖6.2（d）和圖6.3（b）可看出，單極性PWM模式要比雙極性PWM模式輸出電壓中、高次諧波分量小得多，這是單極性模式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　　單極性調(diào)制方式的特點(diǎn)是在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)兩只功率管以較高的開(kāi)關(guān)頻率互補(bǔ)開(kāi)關(guān)，保證可以得到理想的正弦輸出電壓：另兩只功率管以較低的輸出電壓基波頻率工作，從而在很大程度上減小了開(kāi)關(guān)損耗。但又不是固定其中一個(gè)橋臂始終為低頻（輸出基頻），另一個(gè)橋臂始終為高頻［載波頻率），而是每半個(gè)輸出電壓周期切換工作，即同一個(gè)橋臂在前半個(gè)周期工作在低頻，而在后半周則工作在高頻，這樣可以使兩個(gè)橋臂的功率管工作狀態(tài)均衡，對(duì)于選用同樣的功率管時(shí)，使其使用壽命均衡，對(duì)增加可靠性有利。

　　雙極性調(diào)制方式的特點(diǎn)是4個(gè)功率管都工作在較高頻率（載波頻率），雖然能得到正弦輸出電壓波形，但其代價(jià)是產(chǎn)生了較大的開(kāi)關(guān)損耗。

　　雙極性pwm原理圖分析

　?。?）將調(diào)制深度m設(shè)為0.5，輸出基波頻率設(shè)為50HZ，載波頻率設(shè)為基頻的15倍，即750HZ。將仿真時(shí)間設(shè)為0.06s，運(yùn)行后可得仿真結(jié)果，輸出交流電壓、交流電流和直流電流波形如圖2.2（1）所示。輸出電壓為雙極性PWM型電壓，脈沖寬度符合正弦變化規(guī)律。直流電流除含有直流分量外，還含有兩倍基頻的交流分量以及與開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)的更高次諧波分量。其中的直流部分是向負(fù)載提供有功功率，其余部分使得直流電源周期性吞吐能量，為無(wú)功電流。

　　對(duì)輸出的交流電壓和交流電流進(jìn)行FFT分析，可得頻譜圖如圖2.2（2）（a）和2.2（2）（b）所示?；ǚ翟黾拥?99V。其諧波特性也有較大變化，15次諧波明顯降低，只有基波的59.81%，但13次諧波有所增大，THD為100.28%交流電流的THD也降低到9.91%。 

　?。?）當(dāng)m=1，fc=1500HZ時(shí)， 輸出交流電壓、交流電流和直流電流仿真波形圖如圖2.2（3）所示。

　　通過(guò)比較不同載波頻率時(shí)的波形圖得PWM逆變器的諧波特性與載波頻率有著密切的關(guān)系。通過(guò)FFT分析可知，輸出電壓的最低次諧波增加到28次。交流電流的THD 只有4.93%，負(fù)載電流的正弦度更好。若進(jìn)一步提高載波頻率，則負(fù)載電流更加接近于正弦波形。