SPWM技术解析：脉宽调制原理与谐波消除

"本章主要介绍了无源逆变电路中的一种关键技术——脉宽调制（PWM）的基础知识，特别是其在直交变频电路中的应用。内容包括PWM的概念、幅值调制比、频率调制比、单极性与双极性调制、异步调制与同步调制，以及SPWM（正弦脉宽调制）的算法和优化策略，如选择性的谐波消除。" 在直交变频电路中，脉宽调制（PWM）是一种广泛采用的技术，用于生成接近所需波形的电压或电流。PWM的基本原理是通过调整一系列等高但宽度不等的矩形脉冲来逼近目标波形。其中，幅值调制比（ma）定义为正弦信号的幅值与三角波信号的幅值之比，而频率调制比（mf，也称载波比）则是三角波信号的频率与正弦信号频率的比例。 PWM调制分为单极性和双极性两种类型。单极性调制产生的PWM信号包含正、负和0三种电平，而双极性调制则仅包含正负两种电平。调制方式还包括异步调制和同步调制，同步调制又可分为分段同步调制，即在不同频率段保持固定的频率调制比。 SPWM（正弦脉宽调制）是一种特殊的PWM技术，其目标是生成更接近正弦波的输出。SPWM的算法通常包括自然采样法和规则采样法，这两种方法都涉及到对基本正弦波和载波三角波的比较，以确定脉冲宽度。为了优化PWM波形，可以采用选择性的谐波消除策略，即通过改变脉冲宽度或“开槽”来消除特定次数的谐波。例如，通过调整脉冲宽度可以消除3次和5次谐波，但这通常只能针对单一谐波进行操作。 此外，为了消除谐波，还可以通过注入大小相等、相位相反的谐波分量，使得原波形中的谐波被抵消。这可以通过对波形进行傅立叶分析，找出需要消除的谐波频率，并在波形上相应位置“开槽”来实现。例如，为了消除5次谐波，可以在原波形上添加一个反相的5次谐波分量，使得叠加后5次谐波的净效应为零。 本章深入探讨了PWM技术在直交变频电路中的应用，包括其原理、调制方式以及优化谐波的方法，为理解和设计高效、低谐波的逆变系统提供了理论基础。