SPWM单相逆变电路的谐波分析

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1、2011年5月25日第28卷第3期通馋屯潦_技术TelecomPowerTechnologyMay25，2011，VOL28No．3文童编号：1009—3664(2011)03_0045_03SPWM单相逆变电路的谐波分析l簿燃胡赛纯(湖南城市学院物理与电信工程系，湖南益阳413000)摘要：在比较单相逆变电路几种删调制方法的基础上，对S删调制的谐波问题进行了分析，并在Matlab中进行了仿真，从仿真结果可以看出PwM逆变器的谐波特性与调制深度、载波频率有着密切关系，在实际中为得到较好的输出正弦波，既要考虑增加调制深度，又要增加载波频率。关键词：正弦脉宽调制

2、；谐波；FFT；分析中图分类号：TM464文献标识码：AHarmonicAnalysisofSPWMSingle-PhaseInversionCircuitHUSai．ch叽(DepamnentofPhysicsandTelecommuIlicationEngineering，HurIanCityUniversity，YiyaIlg413000，Chim)Abstract：Basedonthecomparisonofseveralsingle_phasePWMinvener，thellam帕nicofsf啊Mmodulationareana—lyzedand

3、simuIatedinMatlab，thesirIlulationresultssuggestthatthereisac10sereIationshipbetweenthehannoniccllarac—teristicsofP1ⅣⅣ【inverter，modulationdepthandcarrierfrequencyinpractice，togetabetteroutputsine、^，ave，itisneces—sarytoconsiderincreasingthen州ulationdepth，whiIeraisingthecarrierfrequen

4、cy-Keywords：SPWM；hamIonic；FFT}amlysis0引言逆变器广泛用于工业、交通、能源、航空航天等领域。为了满足实际应用的各种要求，人们希望逆变器的输出电压(电流)、功率以及频率能够得到有效和灵活的控制，比如，有些系统对输出电压波形正弦失真度有严格的要求。基于此，研究逆变器的输出电压谐波是很有实际意义的[1]。逆变器按输出相数可以分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。在单相逆变器中，常采用PWM调制方式对开关管进行控制，在PWM调制方法中有方波调制、正弦波调制、矢量空间调制等。方波调制尽管直流利用率高，但输出电压的谐波含量也高，且正

5、弦度较差；而SPwM调制能获得较好的正弦波，目前已被广泛应用，但其谐波问题仍然不可忽视。本文就双极性sPWM控制逆变器的谐波问题进行一些研究。1单相PWM逆变电路拓扑图1为单相PWM逆变电路的主电路。它由一个大小为Ud的直流电压源和两个桥臂组成，每个桥臂包括两个IGBT全控器件，L和R为逆变输出负载嘲。2双极性SPWM调制原理双极性SPWM逆变控制技术在生成SPWM波形收稿日期：2011一01_04作者简介：胡赛纯(1969-)，女，湖南桃江人，讲师、硕士，近期主要研究方向：信号处理、数字化电源、应用电子。图1单相PWM逆变电路拓扑时，有自然采样法、规则采样

6、法、不规则采样法、面积等效法等[3

7、，本文研究时采用面积等效法。SPWM采用的调制波是频率为^的正弦波，设为纸一U。sin叫。￡其中灿=2瓦厂。(1)载波‰是幅值％、频率^的三角波。载波比：P一毒(2)1s幅度调制深度：m一急㈤采用地与“。相比较的方法生成PwM信号：当甜。>“。时，功率开关sl、S导通，逆变电路输出电压犯。等于Ud；当地<“。时，功率开关&、S4导通，输出电压‰等于一Ud。随着开关管以载波频率轮换导通，逆变器输出电压“。不断在正负Ud间切换。工程上对SPwM逆变器常采用电压平均值模型进行输出基波电压的计算。当载波频率远高于输出电·45·：。

8、，+，。：；。；。。。。，。。怠黧，烹曼墨。墓。。：。。，。：。。。，压基波频率且调制深度m≤l时，可知基波电压“，的幅值u，。满足如下关系：U】。=mUd(4)它表明在m≤1和^》，H时tSPwM逆变输出电压的基波幅值随调制涕度m线性变化。通过控制调制信号，可方便地调节逆变器输出电压的频率和幅值。从以r分析可以看出，PwM逆变电路可以使输出电压、电流较方渡逆变电路更接近正弦波．但由于使J{j丁载波对正弦信呼进行调制．故必然产生和载波有关的谐波分量“。这些谐波分量的频率和幅值是衡量PwM逆坐电路性能的重要标志之一。以载渡周期为基础，再利用贝塞尔函数可推导出P

9、wM渡的傅里叶级数表达式-单相全桥逆变电路在双极性调