1093芯片做正弦波逆变器_如何理解逆变器

一、单桥臂方波调制
二、单相桥准方波调制
    2.1 开关信号产生
    2.2 电压和电流分析
    2.3 谐波分析
三、 单相桥脉宽调制
    3.1 双极性调制
    3.2 单极性调制
四、三相桥脉宽调制（SPWM）
五、三相空间矢量调制（SVPWM）
六、参考文献

我们知道，对于电功率（信号）而言，一般有两种形式：交流和直流。特斯拉推广的是交流电，爱迪生推广的是直流电。两者都各有优点，谁也取代不了谁。在特斯拉和爱迪生的年代，这两者之间是不可调和的，但是随着半导体技术的发展，他们又在某种程度上有一定的缓和，因为是可以相互变换的。具体来说：交流变交流→变压器；交流变直流→整流器；直流变交流→逆变器；直流变直流→DC-DC变换器。

在运动控制领域，整流器和逆变器使用非常广泛。前面文章说了整流器感兴趣的参见J Pan：如何理解整流器，今天，我们着重看看逆变器（inverter）。

一、单桥臂方波调制

逆变器和整流器相反，其作用是将直流电变换成交流电，先从最简单的电路说起。

其中Q1和Q2可以为任何可控的开关型器件，通常是MOSFET或者IGBT，其工作机理和整流器中所用的晶闸管略有区别。

在上图中，显然Q1和Q2不会同时导通，否则，将出现短路。正常情况下，Q1和Q2将互补工作。现在假设Q1（含D1）工作，则根据Iac电流方向不同，有两种工作模式：

第一种工作模式为Q1工作，电流从电源端流向负载，如上图中（左）所示。第二种模式为D1工作，电流从负载流向电源，如上图中（右）所示。

同样，假设Q2（含D2）工作，则根据Iac电流方向不同，也有两种工作模式：

第一种工作模式为D2工作，电流从电源端流向负载，如上图中（左）所示。第二种模式为Q1工作，电流从负载流向电源，如上图中（右）所示。

将以上四种工作模式总结一下：

二、单相桥准方波调制

2.1 开关信号产生

前面的说的是单桥臂工作情况，虽然用的极少，但是对于了解复逆变器是很有帮助的。比如，我们再增加一个桥臂，就可以组成一个单相桥电路，如下图所示。

注意，与单桥臂相比，略有不同：负载的两端都连接在桥臂上，之前单桥臂的话负载有一端是连在电源上的地，这就会导致此时加到负载的电压最大可达E（前面单桥臂最大为E/2）。

现在有两组桥臂，有两种方法来确定开关信号，第一种相对比较简单，就是把四个开关管子分成两组：Q1及Q4一组，Q2和Q3一组。Q1及Q4开的时候，Q2及Q3关闭；反之，Q2及Q3开的时候，Q1及Q4关闭，示意图如下：

其中T为周期，d为占空比。也就是在0<t<dT时Q1，Q4开通；dT<t<T时，Q2，Q3开通。这样的话就可以得到平均电压：

这样输出电压有两种：+E和-E，一般称之为双极性调制。

再来看另外一种，稍微复杂一点，基本思想就是每个桥臂都单独产生各自的开关信号。这样每组桥臂之间不必完全同步，可以有一定的相移，示意图如下：

假定相移为

，这样加载在负载上的电压有三种：+E、-E和0。这一般称之为单极性调制。根据 不同，可以调整+E、-E和0持续时间之间的比例。

目测来看，单极性调制的基波比例更高，效果更好一些。

2.2 电压和电流分析

开关信号产生电路如下所示：

其中两个脉冲信号的频率均为50Hz，第二个脉冲的相移为120°。单相桥的仿真电路为：

负载为：