电力电子学 - 脉宽调制

PWM是一种用于降低负载电流中总谐波失真（THD）的技术。它使用矩形/方波脉冲波，在脉宽调制后，产生可变平均波形值f(t)。调制周期为T。因此，波形平均值为

$$\bar{y}=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}f\left ( t \right )dt$$ 逆变器的方波

正弦脉宽调制

在简单的电源电压逆变器中，可以根据需要开关通断。在每个周期中，开关只通断一次。这将产生方波。但是，如果开关多次通断，则可以获得改进的波形，即谐波特性更好的波形。

正弦PWM波形是通过将所需的调制波形与高频三角波形进行比较获得的。无论信号电压小于还是大于载波波形电压，直流母线的输出电压均为正或负。

正弦幅度为A_m，载波三角波幅度为A_c。对于正弦PWM，调制指数m为A_m/A_c。

改进的正弦PWM波形用于功率控制和功率因数优化。其主要思想是通过修改PWM转换器将电流延迟移至电压网格。因此，提高了功率效率并优化了功率因数。

多PWM具有多个输出，其值不相同，但所有输出的产生周期恒定。采用PWM的逆变器能够工作在高电压输出。

下图是由多PWM产生的正弦波。

频率为基波功率频率（60Hz）整数倍的周期波形称为谐波。另一方面，总谐波失真（THD）是指所有谐波电流频率的总贡献。

谐波的特征在于代表给定电路中使用的整流器数量的脉冲数。计算公式如下：

$$h=\left ( n\times P \right )+1 \quad or \quad -1$$

其中n - 是整数 1, 2, 3, 4….n

P - 整流器数量

总结在下表中：

谐波会影响电压和电流输出，可以使用隔离变压器、线路电抗器、电力系统重新设计和谐波滤波器来减少谐波。

谐振逆变器是一种基于谐振电流振荡工作的电力逆变器。在此，开关器件和谐振元件串联连接。由于电路的固有特性，流过开关器件的电流降为零。

这种类型的逆变器在20kHz-100kHz的高频范围内产生正弦波形。因此，它最适合需要固定输出的应用，例如感应加热和荧光灯照明。由于其开关频率高，因此通常尺寸较小。

谐振逆变器有多种配置，因此分为两类：

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