正弦波UPS中逆变电路结构及SPWM方法

⒈当三角波频率与正弦波频率之比N>20以上时，在比较器输出端产生的矩形脉冲，其宽度正比于正弦波幅值与三角波幅值之比。

因此，只要适当地调节输入到比较器的正弦波电压的幅值大小，就可以调节脉冲宽度，从而调节了逆变器输出的正弦波电压的大小。这一特点也使得由三角波调制电路构成的逆变电路具有自动稳压的功能。

⒉当正弦波幅度小于三角波幅度时，逆变器输出电压波形中只含有基波和17、19…次谐波，而不包含3、5、7…等低次谐波分量，仅存在与三角波频率相近的高次谐波。

正弦波的频率是50Hz，通常三角波的频率是10-20KHz左右。因此，在采用三角波调制法的逆变电路中，输出电压的波形中实际上不包含低次谐波分量，它们所包含的最低谐波分量的频率都在几十KHz以上。因此，在这种逆变电路中，逆变器所需的合成器(即输出滤波器)的尺寸、重量和成本可以大大减小。

⒊若增大正弦波的幅度，使正弦波幅度大于三角波幅度时，逆变电路输出的调制波中，将开始出现3、5、7…等低次谐波分量。这会导致逆变输出正弦波电压的失真度增大，严重时会使电路进入自动保护关机状态。因此在调试时要主意正弦波的幅度不能超过三角波的幅度。

上述正弦波调制法已经成为一种经典的正弦波调制方法，在逆变电路中被广泛使用。

2 双极性SPWM调制

在双极性调制电路中，需要一路正弦波信号和一路三角波信号，三角波信号的幅值必须略大于正弦波信号的峰-峰值。

如图4a所示，若将正弦波送到单电源比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在电压比较器的输出端将得到一连串脉冲方波序列，其特点是：在正弦波的正半周中，对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。而在正弦波的负半周中，对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较宽，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较窄。

由于这种调制电路输出的SPWM波信号中既包含了正弦信号正半周的信息，又包含了负半周的信息，所以称为双极性调制。

由于高频机通常采用半桥式功放电路，需要两路大小相等、相位相反的SPWM信号，因此在高频机中，将由此得到的双极性调制信号分为两路，将其中一路反相180°，即可得到两路大小相同、相位相反的SPWM信号。

图4b所示为另一种调制电路。它与图4a的区别是将正弦波送到比较器的反相输入端，而将三角波送到比较器的同相输入端。由此得到的SPWM信号的波形与图4a的相反，SPWM波宽度的变化规律也相反。将其分为两路，并将其中一路反相后，同样可以得到两路大小相等、相位相反的SPWM信号。

3 单极性SPWM调制

在单极性调制电路中，也需要一路正弦波信号和一路三角波信号，但三角波信号的幅值只须略大于正弦波信号正半周的幅值或负半周的幅值。并且与正弦波的正半周或负半周对齐。

如图5单极性调制电路示意图所示，若将正弦波送到单电源比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在三角波幅值大于正弦波的幅值时，比较器将输出一个负向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波大于正弦波部分所对应的时间间隔。而在三角波幅值小于正弦波的幅值时，比较器将输出一个正向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波小于正弦波部分所对应的时间间隔。从图5可见：这时在电压比较器的输出端将得到一串脉冲方波序列，其特点是对应于正弦波正半周幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波正半周幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。对应于正弦波的负半周，则输出脉冲方波的幅值为0。

由于这种调制电路输出的SPWM波信号中只包含了正弦信号正半周或负半周的信息，所以称为单极性调制。

在工频机中通常采用全桥式功放电路，需要4路不同的SPWM驱动信号，因此必须