本實(shí)用新型屬于電力電子學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及適用于逆變電源的SPWM波形調(diào)制電路。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有SPWM波形調(diào)制的常見方法是用模擬或數(shù)字電路產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦波，該正弦波經(jīng)一增益受誤差信號(hào)控制的乘法器，對(duì)其輸出幅度進(jìn)行控制后，與三角波進(jìn)行比較，產(chǎn)生一系列脈寬隨正弦波幅度變化的脈沖串，該脈沖串由開關(guān)電源進(jìn)行功率放大，濾去高頻成分，就得到了交流電源。其電路框圖如圖1所示：

這種電路雖然簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但明顯存在以下缺點(diǎn)：

1、存在直流偏移

由于器件的離散性，導(dǎo)致脈寬的不對(duì)稱，從而造成輸出波形中含有直流分量，雖然有很多技術(shù)可以減少直流分量，但無法從根本上消除。當(dāng)負(fù)載是電感性負(fù)載時(shí)(例如：變壓器、電動(dòng)機(jī))，直流分量對(duì)負(fù)載的傷害是致命的，輕則造成負(fù)載嚴(yán)重發(fā)熱，可靠性下降，重則造成負(fù)載損壞。

2、瞬態(tài)響應(yīng)不好

由于對(duì)輸出電壓采樣信號(hào)需要經(jīng)過有效值變換，轉(zhuǎn)換成直流電壓后再和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。而有效值變換電路往往需要較大的時(shí)間常數(shù)(例如：4～10個(gè)信號(hào)周期)，勢(shì)必難于響應(yīng)負(fù)載的瞬態(tài)變化。

3、難于加入電流反饋環(huán)

由于SPWM波的形成是標(biāo)準(zhǔn)正弦波和標(biāo)準(zhǔn)三角波的比較，在環(huán)路中很難加入電流反饋環(huán)，從而無法實(shí)現(xiàn)逐脈沖電流保護(hù)，當(dāng)負(fù)載發(fā)生意外時(shí)(例如：電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)、負(fù)載短路)，無法保證系統(tǒng)安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于逆變電源的SPWM波形調(diào)制電路，達(dá)到反饋速度快，能對(duì)輸出波形的瞬態(tài)變化作出及時(shí)修正，能對(duì)輸出波形中的直流偏移進(jìn)行自動(dòng)校正，能方便的引入電流反饋，提高整個(gè)逆變器的可靠性的有益效果。

為解決上述技術(shù)，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種適用于逆變電源的SPWM波形調(diào)制方法包括以下步驟：

1)電壓比較：

標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)和輸出波形采樣信號(hào)直接進(jìn)行比較，產(chǎn)生電壓誤差信號(hào)；

2)電流比較：

將輸出電壓誤差信號(hào)和輸出低通濾波產(chǎn)生的電感電流信號(hào)在設(shè)定的開關(guān)頻率下進(jìn)行比較，形成SPWM波形。

上述步驟2)的具體步驟為：

2.1)將輸出電壓誤差信號(hào)和電感電流信號(hào)進(jìn)行比較，輸出電流誤差放大信號(hào)；

2.2)當(dāng)電流誤差放大的輸出信號(hào)由低向高翻轉(zhuǎn)時(shí)，開始和設(shè)定開關(guān)脈沖進(jìn)行相位比較，輸出相位誤差信號(hào)；

2.3)用相位誤差信號(hào)控制輸出電流誤差放大信號(hào)的偏置，形成和設(shè)定開關(guān)頻率同步的SPWM信號(hào)。

上述步驟1還包括對(duì)電壓誤差信號(hào)進(jìn)行積分的步驟。

一種適用于逆變電源的SPWM波形調(diào)制電路，其特殊之處在于：信號(hào)源正弦波發(fā)生器一端接地，另一端連接誤差信號(hào)比較器反相輸入端，誤差信號(hào)比較器的輸出端和SPWM波調(diào)制比較器正向輸入端連接，SPWM波調(diào)制比較器輸出端和D類功率放大器連接，D類功率放大器單元通過電感電流取樣電路與低通濾波器輸入端連接，電感電流取樣電路與SPWM波調(diào)制比較器反向輸入端連接，開關(guān)頻率設(shè)定單元與SPWM波調(diào)制比較器連接，輸出電壓采樣單元一端與誤差信號(hào)比較器正向輸入端連接，另一端與低通濾波器輸出端連接。

該誤差信號(hào)比較器還可包括積分電路，所述積分電路包括積分電容，所述積分電容兩端分別與誤差信號(hào)比較器的反向輸入端和輸出端連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型摒棄了傳統(tǒng)的對(duì)輸出電壓的有效值采樣，和標(biāo)準(zhǔn)輸出進(jìn)行比較，以其誤差對(duì)輸出電壓進(jìn)行控制的方法，直接采用輸出電壓的波形和標(biāo)準(zhǔn)波形進(jìn)行比較，對(duì)其誤差波形進(jìn)行調(diào)制的方法。與傳統(tǒng)的波形調(diào)制技術(shù)不同的是，這種調(diào)制技術(shù)，反饋速度快，能對(duì)輸出波形的瞬態(tài)變化作出及時(shí)修正，能對(duì)輸出波形中的直流偏移進(jìn)行自動(dòng)校正，能方便的引入電流反饋，從而極大提高整個(gè)逆變器的可靠性，特別適用于逆變器負(fù)載是整流性負(fù)載、感性負(fù)載的場(chǎng)合。

2、本實(shí)用新型將輸出低通濾波器內(nèi)電感電流波形直接和電壓誤差信號(hào)進(jìn)行比較，提高了逆變電源的瞬態(tài)響應(yīng)能力。

3、本實(shí)用新型的電壓誤差放大器設(shè)置有積分電路，可以自動(dòng)校正逆變電源的直流偏移。

附圖說明

圖1是與本實(shí)用新型相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的原理框圖；

圖2是本實(shí)用新型的原理框圖；

圖3是本實(shí)用新型的電路示意圖；

圖4是相位比較器輸入-輸出波形示意圖；

圖5是U2、U3、CLK、Vs、CS輸出波形和逆變器輸出波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

具體實(shí)施方式

如圖2～3所示，適用于逆變電源的SPWM波形調(diào)制方法，包括以下步驟：

1)電壓比較：

標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)和輸出波形采樣信號(hào)直接進(jìn)行比較，產(chǎn)生電壓誤差信號(hào)；再對(duì)電壓誤差信號(hào)進(jìn)行積分；

2)電流比較：

2.1)將輸出電壓誤差信號(hào)和電感電流信號(hào)進(jìn)行比較，輸出電流誤差放大信號(hào)；

2.2)當(dāng)電流誤差放大的輸出信號(hào)由低向高翻轉(zhuǎn)時(shí)，開始和設(shè)定開關(guān)脈沖進(jìn)行相位比較，輸出相位誤差信號(hào)；

2.3)用相位誤差信號(hào)控制輸出電流誤差放大信號(hào)的偏置，形成和設(shè)定開關(guān)頻率同步的SPWM信號(hào)。

一種適用于逆變電源的SPWM波形調(diào)制電路，信號(hào)源正弦波發(fā)生器一端接地，另一端連接誤差信號(hào)比較器反相輸入端，誤差信號(hào)比較器的輸出端和SPWM波調(diào)制比較器正向輸入端連接，SPWM波調(diào)制比較器輸出端和D類功率放大器連接，D類功率放大器單元通過電感電流取樣電路與低通濾波器輸入端連接，電感電流取樣電路與SPWM波調(diào)制比較器反向輸入端連接，開關(guān)頻率設(shè)定單元與SPWM波調(diào)制比較器連接，輸出電壓采樣單元一端與誤差信號(hào)提取比較器正向輸入端連接，另一端與低通濾波器輸出端連接。

誤差信號(hào)比較器還可包括積分電路，積分電路包括積分電容，積分電容兩端分別與誤差信號(hào)提取比較器的反向輸入端和輸出端連接。

本實(shí)用新型的工作原理：

如圖3所示，Sin_Vo是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波信號(hào)，Vs是輸出波形信號(hào)，它和Sin_Vo信號(hào)相位相差180°，U1是交流加法器，它對(duì)直流信號(hào)有無窮大的放大作用。Sin_in信號(hào)是Sin_Vo信號(hào)和Vs信號(hào)的誤差信號(hào)，CS是輸出低通濾波器電感的電流信號(hào)，CLK信號(hào)是欲調(diào)制頻率的脈沖信號(hào)，U6是相位比較器，當(dāng)U2-1信號(hào)滯后CLK信號(hào)時(shí)，P-OUT是低電平；當(dāng)U2-1信號(hào)超前CLK信號(hào)時(shí)，P-OUT是高電平，在其它時(shí)間端，P-out呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，P-OUT與CLK信號(hào)、U2-1信號(hào)的關(guān)系如圖4所示

U4、U5是跨導(dǎo)運(yùn)算放大器，它的輸出電流受偏置電流的控制：

I_OUT＝gm(±ein)＝19.2×I_ABC×(±ein)。

其中：I_ABC是偏置電流，

ein是輸入電壓。

當(dāng)開機(jī)瞬間，還未建立反饋電壓和反饋電流時(shí)，假設(shè)Sin_Vo是正半周，則Sin_in是“-”信號(hào)，U2-1為低電平，顯然，P-out此時(shí)是高阻，U5輸出為零，相應(yīng)的一組橋臂開始導(dǎo)通，電感上有電流流過，CS開始增加，當(dāng)CS大于Sin_in時(shí)，U2翻轉(zhuǎn)，P-OUT變?yōu)楦唠娖?，U5獲得偏流，輸出一直流電流，鎖定U2狀態(tài)，輸出關(guān)斷，CS開始下降，直到CLK脈沖前沿到來，P-out轉(zhuǎn)為高阻，開始進(jìn)行下一個(gè)脈沖的比較。由于Sin_Vo是正弦波信號(hào)，電感電流的增長(zhǎng)斜率不變，電感電流是線性增加，所以，比較的電流閥值也依正弦波規(guī)律變化，輸出的脈沖串是依正弦波規(guī)律變化的SPWM波。U2、U3、CLK、Vs、CS輸出波形和逆變器輸出波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系見圖5。

U3比較器主要是為了實(shí)現(xiàn)橋式電路的換相，在U4的輸入端預(yù)加有偏置電流源。因此，當(dāng)Sin_Vo是正半周時(shí)，U3-1是低電平，當(dāng)Sin_Vo是負(fù)半周時(shí)，U3-1是高電平。

一般的逆變橋，在正弦波過零時(shí)，容易出現(xiàn)交越失真。本設(shè)計(jì)因?yàn)樵谶^零點(diǎn)附近有U3加入調(diào)制，幾乎沒有交越失真。