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波的芯片，如TL494、SG3525A等，这些集成芯片的出现使得电路的设计大大简化，而且功能更加齐全。本次设计就采用硬件调制法，通过使用脉冲调制芯片来产生所需要的正弦脉冲调宽波。件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的，其原理就是把所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。
图3.7 单相桥式PWM逆变电图
通常采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。其实现方法简单，可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路，用比较器来确定它们的交点，在交点时刻对开关器件的通断进行控制，就可以生成SPWM波。而且随着电力电子技术的发展，现在已经产生了多种可以产生SPWM波的芯片，如TL494、SG3525A等，这些集成芯片的出现使得电路的设计大大简化，而且功能更加齐全。本次设计就采用硬件调制法，通过使用脉冲调制芯片来产生所需要的正弦脉冲调宽波。，让V1保持通态，V2保持断态，V3和V4交替通断。由于负载电流比电压滞后，因此在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。在负载电流为正的区，V1和V4导通时，负载电压 等于支流电压 ；V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，在负载电流为负的区间，仍为V1和V4导通时，实际上从VD1和VD4流过， V4关断， 从V3和VD1续流，这样， 总可以得到一 和零两种电平。同样，在负半周，让V2保持通态，V1保持断态，V3和V4交替通断，负载电压 可以得到一 和零两种电平。
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图3.8 单极性PWM控制方式波形
控制V3和V4通断的方法如图3.8所示。调制信号 为正弦波，载波 在 的正半周为正极性的三角波，在 的负半周为负极性的三角波。在1 和0 的交点时刻控制IGBT的通断。在正半周，V1保持通态，V2保持断态，当V4导通，V3关断，当时使V4关断，V3导通，在负半周，V1保持断态，V2保持通态，当 V3导通，V4关断，当使V3关断，V4导通，这样，就得到了SPWM波形 。图中的虚线 表示的基波分量。像这种在半个周期内三角波载波只在正极性或负极性一种极性范围内变化，所得到的PWM波形也只在单个极性范围变化的控制方法方式称为单极性PWM控制方法。
和单极性PWM控制方式相对应的是双极性控制方式。图3.7的单相桥式逆变电路在采用双极性控制方式时的波形如图3.9所示。采用双极性方式时，在ur的半个周期内，三角形载波不再是单极性的，而是有正有负，所得到的PWM波也是有正有负。在ur的一个周期内，输出的PWM波只有正负Ud两种电平，而不象单极性控制时还有零电平。仍然在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制各开关器件的通断。在ur的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。即当ur>uc时，给V1和V4以导通信号，给V2和V3以关断信号，这时如i0>0，则V1、V4通，如果i0<0，则VD1和VD4通，不管哪种情况都是输出电压u0=Ud。当ur
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图3.9 双极性PWM控制方式波形
可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采取双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。
3.3 正弦波脉宽调制技术的试验方法
3.3.1 软件生成法
由于微机技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易，因此，软件生成法也就应运而生。软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法，其有两种基本算法，即般采用三角波作为载波。其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断，从而实现SPWM法。当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的，这种方法称为对称规则采样。当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽自然采样法和规则采样法。
自然采样法是以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较，在两个波形的自然
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交点时刻控制开关器件的通断，这就是自然采样法。其优点是所得SPWM波形最接近正弦波，但由于三角波与正弦波交点有任意性，脉冲中心在一个周期内不等距，从而脉宽表达式是一个超越方程，计算繁琐，难以实时控制。
规则采样法是一种应用较广的工程实用方法，在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称，这种方法称为非对称规则采样。
规则采样法是对自然采样法的改进，其主要优点就是是计算简单，便于在线实时运算，其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦。其缺点是直流电压利用率较低，线性控制范围较小。
除上述两种方法外，还有一种方法叫做等面积法。该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释，用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的的波形很接近正弦波，但其存在计算繁琐，数据占用内存大，不能实时控制的缺点。 3.3.2 硬件调制法
硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的，其原理就是把所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。其实现方法简单，可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路，用比较器来确定它们的交点，在交点时刻对开关器件的通断进行控制，就可以生成SPWM波。而且随着电力电子技术的发展，现在已经产生了多种可以产生SPWM波的芯片，如TL494、SG3525A等，这些集成芯片的出现使得电路的设计大大简化，而且功能更加齐全。本次设计就采用硬件调制法，通过使用脉冲调制芯片来产生所需要的正弦脉冲调宽波。
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