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凱風(fēng)自南
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技術(shù)分享之IGBT單/雙脈沖測試
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SPWM調(diào)制

凱風(fēng)自南 2020-11-09 20:23 3650 閱讀 12 贊 29 收藏 13 評論
目錄如下：
  • 01. 基礎(chǔ)介紹
  • 02. 單極性調(diào)制
  • 03. 單極性倍頻調(diào)制
  • 04. 雙極性調(diào)制
  • 05. 特性比較
  • 5.1 THD比較
  • 5.2 功耗比較

01. 基礎(chǔ)介紹

SPWM是一種通過調(diào)節(jié)脈沖寬度（脈沖占空比）來調(diào)節(jié)輸出電壓的一種方法，是在PWM 技術(shù)的基礎(chǔ)上通過改變調(diào)制脈沖方式，使得脈沖寬度按正弦規(guī)律變化的一種技術(shù)。SPWM技術(shù)是根據(jù)面積等效原理，基于此原理，SPWM 技術(shù)可以理解為，把電壓正弦波分為N等份，然后把每一等份正弦曲線與橫軸所圍成的面積都等效為一個(gè)與此面積相等的等幅且不等寬的矩形脈沖波。

如圖所示，以正弦波作為調(diào)制波，對稱等腰三角波作為載波，當(dāng)調(diào)制正弦波曲線與三角 載波相交時(shí)，在交點(diǎn)的時(shí)刻產(chǎn)生控制脈沖信號，用來控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，這樣逆變橋輸出端就得到一組等幅不等寬且面積正比于對應(yīng)區(qū)間調(diào)制波函數(shù)值的矩形脈沖，通過調(diào)整調(diào)制波的頻率和幅值參數(shù)可以改變逆變電路輸出電壓的頻率和幅值大小。
SPWM 調(diào)制技術(shù)一般有單極性調(diào)制，單極性倍頻調(diào)制和雙極性調(diào)制等三種方法；其中，單極性SPWM技術(shù)通常用于全橋拓?fù)?，不適宜用于半橋拓?fù)洹?/div>

02. 單極性調(diào)制

單極性SPWM調(diào)制法是指參與調(diào)制的載波三角波和調(diào)制正弦波的極性處于同一方向不變。使用單極性調(diào)制時(shí)，其中一個(gè)橋臂的功率開關(guān)管隨調(diào)制正弦波的半個(gè)周期開通或關(guān)斷，另一個(gè)橋臂的功率開關(guān)管隨載波的頻率開通或關(guān)斷。

M2、M3隨正弦調(diào)制波的半個(gè)周期開通或關(guān)斷，M4、M5載波頻率高頻開通或關(guān)斷

橋臂之間的電壓、電流波形

負(fù)載電阻上的電壓、電流波形

03. 單極性倍頻調(diào)制

使用兩個(gè)互差180°的正弦調(diào)制波，M2、M3、M4、M5這4個(gè)開關(guān)管均為高頻開通或關(guān)斷

橋臂之間的電壓、電流波形

負(fù)載電阻上的電壓、電流波形

04. 雙極性調(diào)制

使用正弦調(diào)制波與三角載波進(jìn)行比較，產(chǎn)生PWM脈沖

橋臂之間的電壓、電流波形

負(fù)載電阻上的電壓、電流波形

05. 特性比較

三種調(diào)制方式所使用的元器件參數(shù)均相同，在此條件下比較THD、IGBT功耗之間的差異。
5.1 THD比較
測試三種調(diào)制方式的輸出電壓、輸出電流諧波狀況
a. 單極性調(diào)制

b. 單極性倍頻調(diào)制

c. 雙極性調(diào)制

從上面的三張圖可以看出，單極性調(diào)制的輸出電壓/電流諧波最小，單極性倍頻居中，雙極性的諧波分量最大。

5.2 功耗比較

上表的數(shù)據(jù)為LTspice仿真得出來的，沒有和實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，因此只是從仿真結(jié)果來進(jìn)行分析。
單極性調(diào)制有高頻橋臂和低頻橋臂的區(qū)別，損耗差異較明顯，另外高頻橋臂的損耗很大，有好幾kW，此處留白，留待后續(xù)分析。
單極性倍頻調(diào)制與雙極性調(diào)制相比，損耗較小。

聲明：本內(nèi)容為作者獨(dú)立觀點(diǎn)，不代表電子星球立場。未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載。授權(quán)事宜與稿件投訴，請聯(lián)系：editor@netbroad.com
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  • 聖旨到 2021-10-19 16:17
    老師，請問V（out）的網(wǎng)絡(luò)在哪里（bv7模型）？
    回復(fù)
  • 星球居民-JDkcDYv1 2021-09-24 15:26
    老師，有仿真的原始文件，分享一份可好，我按照圖片上建立的仿真，總報(bào)錯。595282779@qq.com 感謝
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  • leisheng139 2021-01-21 20:25
    博主有沒有做過單相半橋pwm整流器的仿真？我按照論文的發(fā)波方式一直不對，想請教一下
    回復(fù) 7條回復(fù)
  • 星球居民-X1HDcXwG 2021-01-14 14:31
    粉絲跪求資料 1185047678@qq.com 感謝
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  • 陽光帝國 2020-11-13 09:31
    講的真好！
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  • 陽光帝國 2020-11-11 09:00
    對我很有幫助
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