单极性调制用一条正弦控制波与 一条在正弦波正半周的极性为正 、在正弦波负半周的极性为负的 等腰恒幅三角波进行比较，从而 得到SPWM波的调制方式
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Modeling and Simulation of Power Electronics System
Bipolar SPWM Technology
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三相桥式逆变器的结构
RECTIFIER DC LINK INVERTER
3-PHASE SUPPLY
3-Phase AC Load
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三相桥式SPWM逆变电路的控制

用一条等腰三角波与三条 幅值及频率相同但相位各 相差2/3的正弦波进行比 较，从而得到三个桥臂的 控制信号
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单极性PWM逆变器的建模
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three_phase_SPWM.mdl
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线电压分析
线电压基波分量：
U AB(1) Ud ma 3 cos c t 2 3
线电压基波幅值：
U ABM(1) 3 maU d 2
线电压基波有效值：
U AB(1) 3 2 2 maU d 0.612maU d
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Modeling and Simulation of Power Electronics System
Single Polar SPWM
单极性SPWM (P172)
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单极性PWM
用一条等腰三角波与两条幅值及频率相同相位差180 的正弦波进行比较，两个桥臂是分开控制的，同一桥臂 上的两个开关在控制上仍然互补。在输出电压的半个周 期内，电压极性只在一个方向变化，故称为单极性控制
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Modeling and Simulation of Power Electronics System
Pulse Width Modulation (PWM) Technology
PWM调制方法
1 西南交通大学
PWM控制的基本原理
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有 惯性的环节上时，其效果基本相同。
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正弦脉宽调制的实现
三角波—载波 正弦波—调制波 载波频率 fc 调制波频率 fr

通常三角波的频率与幅值固定， 正弦波的幅值与频率是调节量。

调制度——正弦信号的幅值与三角波信号的幅值之比称为 幅值调制比，用ma表示 。 载波比——三角波信号的频率与正弦控制信号的频率之比 称为频率调制比，用mf表示。 mf= fc /fr 改变正弦控制信号的幅值和频率就可以同时改变输出电压 中基波幅值和频率。 西南交通大学


单边调制与双边调制

锯齿波作载波时，一条边 垂直，只有一个边可调， 故称“单边调制”
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采用等腰三角波作载 波，可实现“双边调 制”
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单极性与双极性PWM调制

双极性调制利用一个控制信号（ 通常是正弦波，也称为调制波） 与一个较高频率的等腰三角波（ 或称载波）相比较，以产生开关 的通断控制信号。
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线性调制——过调制——方波调制
当幅值调制比ma≤1时，输出 电压的基波分量随着ma的增 大而增大，称为线性调制 当ma>1后，基波电压与ma 间失去线性关系，称为过调制 随着ma的增大，输出电压波 形逐渐向方波演变，最终变成 方波模式
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讨论2
问题：载波和调制波的频率变化，SPWM波将如何变化？ 改变频率调制比（载波比mf）

改变正弦信号的频率时，就改变了输出波形的频 率，也就同时改变了基波分量的频率。 载波比越大，输出波形所含的谐波分量越少。

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Modeling and Simulation of Power Electronics System
Three-Phase SPWM
三相SPWM (P189)
双极性SPWM (P165)
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双极性PWM
在双极性控制方式中，开关 T1、T3与T2、T4总是成对互 补的，输出电压uo在其半个 周期内，电压极性在两个极 性间变化，所以又称为“双 极性控制”
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双极性PWM逆变器的动画演示
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双极性PWM逆变器的建模
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bipolar_SPWM.mdl
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单极性PWM逆变器的工作演示
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单极性PWM逆变器的建模
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single_polar_SPWM.mdl
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讨论1
问题：调制度与载波比发生变化，SPWM波将如何变化？ 改变幅值调制比（调制度ma ）

改变正弦信号的幅值，就改变了输出波形的基波分 量的幅值 当ma在0~1之间变化时，输出波形的基波分量与 ma成线性关系。 过调制：当ma超过1后，脉冲宽度按正弦规律变化 的性质将被破坏，称为过调制。 实际上，正弦调制电压幅值不应超过三角波载波电 压的幅值，否则会使输出脉冲相连，造成贯穿短路
指窄脉冲的面积 指环节的输出响应波形基本相同
f (t)
f (t )
f (t)
f (t)
(t)
O
t
O
b)方波窄脉冲
t
O
c) 三角波窄脉冲
tOtFra biblioteka)单位冲击函数
d)正弦半波窄脉冲
形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
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正弦脉宽调制（SPWM）的基本原理

脉宽调制是用脉冲宽度不等但 幅值相等的一系列矩形脉冲去 逼近一个所需要的电压或电流 波形。 将一个正弦半波N等分，将正 弦曲线每等分所包围的面积都 用一个与其面积相等的等幅矩 形脉冲代替，这样得到一串脉 冲高度不变但宽度按正弦规律 变化的脉冲列，这一过程称为 正弦脉宽调制（SPWM）