单极性逆变器驱动波形



单相小功率逆变器拓扑

单相小功率逆变器拓扑主要包括以下几种：

H4单相全桥拓扑：

这是传统小功率逆变器常用的拓扑结构。但存在漏电流问题，需要通过改变调制策略或增加额外电路来解决。

H5拓扑：

由德国SMA公司推出，从根本上解决了漏电流问题。是一种改进型的拓扑结构，相比H4具有更高的效率和更低的漏电流。

H6拓扑：

在抑制共模电流方面表现出色，相比H4拓扑具有优势。采用单极性SPWM调制，产生高频SPWM输出波形。通过6个开关管驱动波形，实现高频和低频开关管的优化配置，以减少损耗和提高效率。

双Buck拓扑：

另一种解决漏电流的拓扑结构。在提高效率方面也有很好的表现。

总结： 单相小功率逆变器拓扑的选择需要综合考虑效率、漏电流抑制、共模电流抑制以及成本等因素。 H5、H6和双Buck拓扑是近年来在解决漏电流和共模电流抑制方面表现较为出色的拓扑结构。 在实际应用中，应根据具体需求选择合适的拓扑结构，并通过优化控制策略和合理配置电路组件来进一步提升逆变器的性能和可靠性。

SPWM原理具体方法

SPWM原理具体方法包括单极性SPWM法和双极性SPWM法。

单极性SPWM法： 调制波：采用正弦波形式，周期由调频比kf决定，振幅由ku决定。 载波：采用等腰三角波，周期由载波频率决定，振幅恒定为ku=1时正弦波的振幅值。三角波的极性在每个半周期内保持一致。 交点决定脉冲宽度：调制波与载波的交点决定脉冲系列的宽度与间隔宽度，整个半周期内的脉冲也是单极性的。 逆变器件操作：每个半个周期内，逆变桥同一桥臂的两个逆变器件中，只有一个按照脉冲系列的规律进行通断操作，另一个完全截止。

双极性SPWM法： 调制波：与单极性SPWM法相同，采用正弦波形式，周期与振幅的决定因素也一致。 载波：采用双极性的等腰三角波构成，周期由载波频率决定，振幅与ku=1时正弦波的振幅值相等。 交点决定脉冲系列：调制波与载波的交点决定了逆变桥输出相电压的脉冲系列，该脉冲系列为双极性的。但由相电压合成线电压时，得到的线电压脉冲系列变为单极性的。 逆变器件操作：逆变桥在同一桥臂的两个逆变器件上，始终遵循相电压脉冲系列的规律进行交替导通和关断。

这两种方法的核心在于通过调制波与载波的交点来决定脉冲的宽度和间隔，从而生成接近正弦波的电压或电流波形，减少谐波成分。

SPWM与SVPWM区别

SPWM与SVPWM的区别

SPWM（正弦波脉宽调制）和SVPWM（电压空间矢量PWM）都是用于电机控制的调制技术，但它们代表了两种不同的思想和方法。

一、原理差异

SPWM原理：

正弦PWM的信号波为正弦波，通过将其等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形来实现。

这些矩形脉冲的宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的。

SPWM虽然可以得到三相正弦电压，但直流侧的电压利用率较低，最大为直流侧电压的0.866倍，这是其主要的缺点。

SVPWM原理：

电压空间矢量PWM（SVPWM）的出发点与SPWM不同。它将逆变器和电动机看成一个整体，用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量。

通过建立逆变器功率器件的开关状态，并依据电机磁链和电压的关系，实现对电动机恒磁通变压变频调速。

SVPWM的电压利用率比SPWM高15%，达到直流侧电压的1倍。

二、实现方式与效果

SPWM：

主要着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未顾及输出电流的波形。

经典的SPWM控制通过调制正弦波和三角波来生成PWM波形，实现变压变频。

易于硬件电路实现，但直流电压利用率较低。

SVPWM：

将逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作。

通过电压空间矢量的合成，直接生成三相PWM波，实现变压变频和恒磁通调速。

更适合于数字化控制系统，直流电压利用率高，且谐波含量较低。

三、波形与谐波特性

SPWM：

输出的PWM波形与正弦波等效，但存在谐波分量。

谐波主要集中在采样频率及其整数倍附近，且谐波幅值的极大值随采样频率倍数的增大而迅速衰减。

谐波相对集中，幅值较大。

SVPWM：

输出的PWM波形虽然与SPWM类似，但谐波分布更为分散，幅值较小。

谐波含量低于SPWM方式，总谐波畸变率较低。

四、应用与优势

SPWM：

适用于对波形要求不是特别高的场合，如一些简单的变频调速应用。

易于硬件实现，成本相对较低。

SVPWM：

适用于对波形要求较高、需要高效利用直流电压的场合，如高性能的变频调速系统、电动汽车驱动系统等。

能够提高电机的运行效率和性能，减少谐波对电机和电网的影响。

五、图示对比

（以下展示了SPWM和SVPWM的波形及实现原理）

（单极性SPWM波形）（三相逆变器-异步电动机调速系统主电路原理图，展示了SVPWM的实现原理）

综上所述，SPWM和SVPWM在原理、实现方式、波形与谐波特性、应用与优势等方面都存在显著差异。选择哪种调制技术取决于具体的应用需求和系统要求。

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