逆变电路与PWM控制：电力电子关键技术详解

PWM (Pulse Width Modulation) 控制技术是一种广泛应用于电力电子领域的关键技术，特别是在逆变电路中占据主导地位。逆变电路中的大部分都是基于PWM设计的，这使得PWM控制技术在电力电子技术发展中占据了核心位置。本章主要围绕逆变电路，探讨PWM控制的原理与应用。 首先，PWM控制的核心原理是通过调整一系列脉冲的宽度来模拟和控制信号的幅度和形状。理论基础在于，尽管形状各异的窄脉冲对具有惯性环节的影响在低频段表现几乎一致，只是在高频段存在微小差异，但它们的总能量（即冲量）决定了输出响应的最终特性。例如，通过将一个正弦半波等分为多个宽度不等的矩形脉冲，可以实现面积（冲量）相等，从而达到等效正弦波的效果。 一个具体的实例如图7-2所示，通过输入一系列等幅但宽度不同的脉冲，可以形成一个PWM波形，这个波形在某些情况下可以替代正弦波。特别地，SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制）波形，其脉冲宽度按照正弦规律变化，能够精确地模拟正弦波形，只需通过调整脉冲宽度的比例就能改变输出波形的幅值。 PWM控制技术有两种主要形式：等幅PWM和不等幅PWM。等幅PWM通常由直流电源产生，而输入交流电源的系统则会产生不等幅PWM波形。虽然两种形式的PWM在实际应用中可能有所不同，但它们都基于面积等效原理进行控制，本质上是一致的。 在实际应用中，PWM控制技术不仅用于电流型逆变电路，产生PWM电流波，还能模拟和等效其他各种波形，比如直流斩波电路的等效直流波形，SPWM的等效正弦波形，甚至可以扩展到等效非正弦交流波形。这些波形转换的基础都是通过保持脉冲的总冲量不变，调整脉冲宽度来实现的。 PWM控制技术在逆变电路中的应用是电力电子技术中的基石，它通过巧妙地处理脉冲宽度，实现了复杂波形的高效控制和变换，对于现代电力电子设备的性能优化和能效提升起到了关键作用。