正弦波UPS中逆变电路结构及SPWM方法

方波序列，其特点是：在正弦波的正半周中，对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。而在正弦波的负半周中，对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较宽，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较窄。

由于这种调制电路输出的SPWM波信号中既包含了正弦信号正半周的信息，又包含了负半周的信息，所以称为双极性调制。

由于高频机通常采用半桥式功放电路，需要两路大小相等、相位相反的SPWM信号，因此在高频机中，将由此得到的双极性调制信号分为两路，将其中一路反相180°，即可得到两路大小相同、相位相反的SPWM信号。

图4b所示为另一种调制电路。它与图4a的区别是将正弦波送到比较器的反相输入端，而将三角波送到比较器的同相输入端。由此得到的SPWM信号的波形与图4a的相反，SPWM波宽度的变化规律也相反。将其分为两路，并将其中一路反相后，同样可以得到两路大小相等、相位相反的SPWM信号。

3单极性SPWM调制

在单极性调制电路中，也需要一路正弦波信号和一路三角波信号，但三角波信号的幅值只须略大于正弦波信号正半周的幅值或负半周的幅值。并且与正弦波的正半周或负半周对齐。

如图5单极性调制电路示意图所示，若将正弦波送到单电源比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在三角波幅值大于正弦波的幅值时，比较器将输出一个负向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波大于正弦波部分所对应的时间间隔。而在三角波幅值小于正弦波的幅值时，比较器将输出一个正向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波小于正弦波部分所对应的时间间隔。从图5可见：这时在电压比较器的输出端将得到一串脉冲方波序列，其特点是对应于正弦波正半周幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波正半周幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。对应于正弦波的负半周，则输出脉冲方波的幅值为0.

由于这种调制电路输出的SPWM波信号中只包含了正弦信号正半周或负半周的信息，所以称为单极性调制。

在工频机中通常采用全桥式功放电路，需要4路不同的SPWM驱动信号，因此必须采用单极性调制方式。所以在工频机中，需要提供一路正弦波信号，一路正向三角波、一路反向三角波。其中正弦波信号的对称轴不能在0轴（X轴）上，而是要抬高到电源电压的二分之一处，图中标记为Vz，这样才能保证三角波只与正弦波的正半周或只与负半周相调制。于是，用正向三角波和正弦波信号组合，可以得到两路SPWM信号，而用反向三角波和正弦波信号组合，可以得到另外两路不同的SPWM信号，一共可得到4路不同的SPWM信号。参见图6所示。

图6中正弦波与正、反向三角波组合排列的位置与全桥功放电路中功放管的排列位置相对应，它们输出的驱动信号能使功率管按照对角线的规律导通和截止。

在正弦波正半周期间，a组中正弦波总是高于反向三角波的幅度，加至单电源比较起的反相端以后，比较器a始终输出低电平，使左上臂功放管始终截止；此时虽然d组中的比较器d可以输出SPWM信号，但左上臂与右下臂对角线上的两组功放管却不能导通。此时b组中正弦波总是高于反向三角波的幅度，所以比较器b始终输出高电平，使左下臂功放管始终饱和导通；而此时c组中的比较器c却可以输出SPWM信号，所以右上臂与左下臂对角线上的功放管就能根据SPWM信号导通或截止。在正弦波信号正半周期间，左上臂功放管始终截止，所以全桥功放电路左侧上、下臂的功放管不会同时导通；而右侧上、下功放管的驱动信号的极性刚好相反，因此右侧上、下臂的功放管也不会同时导通。

在正弦波负半周期间，c组中正弦波总是低于正向三角波的幅度，加至单电源比较起的反相端以后，比较器c始终输出低电平，使右上臂功放管始终截止，此时虽然b组中的比较器b可以输出SPWM信号，但右上臂与左下臂对角线上的两组功放管却不能导通。此时d组中正弦波总是低于正向三角波的幅度，所以比较器d始终输出高电平，使右下臂功放管始终饱和导通；而此时a组中的比较器a却可以输出SPWM信号，所以左上臂与右下臂对角线上的功放管就能根据SPWM信号导通或截止。在正弦波信号负半周期间，右上臂功放管始终截止，所以全桥功放电路右侧上、下臂的功放管不会同时导通；而左侧上、下功放管的驱动信号的极性刚好相反，因此左侧上、下臂的功放管也不会同时导通。

因此，上述组合正好符合全桥功放电路的要求。

需要说明的是，所谓正、反向三角波只是相对概念，它们相互平等，无主次之分，这样的名称只是便于说明问题。