双极性PWM控制下的单相桥式逆变电路详解

本文主要讨论的是单相桥式逆变电路在Python环境下采用双极性PWM控制方式的实现与特性。双极性控制方式与单极性PWM的区别在于，它在每个电源半周期内，三角波载波不再保持单极性，而是带有正负交替，因此产生的PWM波形也随之变为有正有负。这种控制方式使得在一个电源周期内，输出的PWM波仅包含两个电平（dU±），而非单极性控制时的零电平。控制策略依旧基于调制信号ru和载波信号cu的交点时刻来决定各个开关器件的导通和截止状态。 在单相桥式逆变电路中，具体操作如下：当cr>ru时，会导通1VT和4VT，同时关闭2VT和3VT，输出电压do等于Uu；反之，当cr<ru时，导通2VT和3VT，关闭1VT和4VT，输出电压do等于Uu-。这种控制方式对于电机驱动应用来说，比如无刷直流电动机（BLDCM），特别重要，因为它可以实现高效的电力转换和精确的调速控制。 在实际应用中，无刷直流电动机的发展历程与技术进步紧密相连。自1975年NASA的首次报道以来，无刷直流电动机经历了从方波驱动到采用高性能永磁材料如钐钴和钕铁硼的转变，以及霍尔元件作为位置传感器和三相全桥驱动方式的引入，大大提升了系统的性能和实用性。1986年H.R.Bolton的工作标志着方波无刷直流电动机系统的理论和控制方法趋于成熟。 与此同时，交流传动系统也取得了显著进步，尤其是永磁同步电动机的发展。通过矢量控制和直接转矩控制等技术，交流电机的控制特性接近直流电机，提高了系统的灵活性和效率。永磁同步电动机不仅在调速技术上发展迅速，而且应用范围不断扩大，成为现代工业自动化和高性能伺服系统的重要选择。 总结来说，本文结合Python编程语言探讨了双极性PWM在单相桥式逆变电路中的应用，以及无刷直流电动机和永磁同步电动机在电气传动系统中的关键技术发展。这些技术在工业自动化、电力电子和控制系统设计中扮演着核心角色。