工频与高频UPS逆变电路结构详解及SPWM方法

正弦波逆变电路是不间断电源(UPS)的关键组成部分，特别是对于工频机和高频机两种类型的UPS。本文主要探讨了这两种UPS中逆变电路的设计结构以及采用的SPWM(正弦脉宽调制)方法。 在工频机的逆变电路中，如图1所示，结构采用了全桥式功放电路，需要4路独立的SPWM驱动信号，通过正弦波调制电路将正弦波信号与三角波信号进行调制，从而生成这些驱动信号。功率管的选择取决于输出功率的大小，小功率情况下使用MOS器件，大功率则选择IGBT模块。这种设计确保了输出电压的高质量，即正弦波形。 相比之下，高频机的逆变电路如图2所示，采用半桥式功放电路，仅需2路独立SPWM信号。这里的SPWM信号直接由电脑板提供，简化了信号处理流程。同样，功率管的选择也会随着功率需求的变化而调整。 SPWM方法是逆变电路的关键技术，它通过将正弦波调制为一系列等幅但宽度不同的矩形脉冲，实现了对直流电源的有效转换，提供了接近于正弦波的交流输出。在小型逆变电路中，如20KVA以下，常采用三角波调制正弦波的方式，这种方法通过比较器来实现，可以灵活控制输出电压的频率和幅度，使得逆变效率高，输出噪声低。 单极性和双极性是调制电路的两种类型。单极性调制中，正弦波和三角波分别作为正相和负相输入，当三角波幅度超过正弦波时，输出的脉宽随三角波变化。双极性调制则更复杂，它增加了负极性信号，使得SPWM波形更为精确，能更好地跟踪正弦波，提高了逆变电路的性能。 正弦波UPS中的逆变电路结构不仅影响其效率和稳定性，而且SPWM方法的选择直接关系到输出波形的质量。理解并掌握这些技术对于UPS设计者和维护人员来说至关重要，它们决定了设备在实际应用中的性能和可靠性。