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結合簡單的逆變器電路圖分析PWM逆變器的工作原理

發布時間：2017-06-07 責任編輯：susan

【導讀】PWM 是(shi)一(yi)種(zhong)對(dui)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)編(bian)碼(ma)的(de)方(fang)法(fa)。通(tong)過(guo)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)計(ji)數(shu)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)，方(fang)波(bo)的(de)占(zhan)空(kong)比(bi)被(bei)調(tiao)製(zhi)用(yong)來(lai)對(dui)一(yi)個(ge)具(ju)體(ti)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)平(ping)進(jin)行(xing)編(bian)碼(ma)。PWM 信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要麼完全有（ON），要麼完全無（OFF）。

電壓或電流源是以一種通（ON）或斷（OFF）的重複脈衝序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。

隻要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM 進行編碼。

如圖1 所示，用一係列等幅不等寬的脈衝來代替一個正弦半波，正弦半波N 等分，看成N 個相連的脈衝序列，寬度相等，但幅值不等;用矩形脈衝代替，等幅，不等寬，中點重合，麵積（衝量）相等，寬度按正弦規律變化。

SPWM 波形——脈衝寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM 波形。

PWM逆變器

標準的三相功率級（power stage）被用來驅動一個三相無刷直流電機，如圖1所示。功率級產生一個電場，為了使電機很好地工作，這個電場必須保持與轉子磁場之間的角度接近90°。六步序列控製產生6個定子磁場向量，這些向量必須在一個指定的轉子位置下改變。霍爾效應傳感器掃描轉子的位置。為了向轉子提供6個步進電流，功率級利用6個可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下麵解釋一個常用的切換模式，可提供6個步進電流。

MOSFET Q1、Q3和Q5高頻（HF）切換，Q2、Q4和Q6低頻（LF）切換。當一個低頻MOSFET處於開狀態，而且一個高頻MOSFET 處於切換狀態時，就會產生一個功率級。

步驟1）功率級同時給兩個相位供電，而對第三個相位未供電。假設供電相位為L1、L2，L3未供電。在這種情況下，MOSFET Q1和Q2處於導通狀態，電流流經Q1、L1、L2和Q4。

步驟2）MOSFET Q1關斷。因為電感不能突然中斷電流，它會產生額外電壓，直到體二極管D2被直接偏置，並允許續流電流流過。續流電流的路徑為D2、L1、L2和Q4。

步驟3）Q1打開，體二極管D2突然反偏置。Q1上總的電流為供電電流（如步驟1）與二極管D2上的恢複電流之和。

顯示出其中的體-漏二極管。在步驟2，電流流入到體-漏二極管D2（見圖1），該二極管被正向偏置，少數載流子注入到二極管的區和P區。

當MOSFET Q1導通時，二極管D2被反向偏置， N區的少數載流子進入P+體區，反之亦然。這種快速轉移導致大量的電流流經二極管，從N-epi到P+區，即從漏極到源極。電感L1對於流經Q2和Q1的尖峰電流表現出高阻抗。Q1表現出額外的電流尖峰，增加了在導通期間的開關損耗。圖4a描述了MOSFET的導通過程。

為改善在這些特殊應用中體二極管的性能，研發人員開發出具有快速體二極管恢複特性MOSFET。當二極管導通後被反向偏置，反向恢複峰值電流Irrm較小。

結合一種簡單的逆變器電路圖分析PWM逆變器電路的工作原理

電阻R2和電容C1套集成電路內部振蕩器的頻率。預設R1可用於振蕩器的頻率進行微調。14腳和11腳IC內部驅動晶體管的發射極終端。的驅動晶體管（引腳13和12）的集電極終端連接在一起，並連接到8 V軌（7808輸出）。可在IC的引腳14和15兩個180度，淘汰50赫茲脈衝列車。

這些信號驅動器在隨後的晶體管階段。當14腳的信號為高電平，晶體管Q2接通，就這反過來又使晶體管Q4，Q5，Q6點從目前的+12 V電源（電池）連接流一個通過的上半部分（與標簽的標記）變壓器（T1）中，小學通過晶體管Q4，Q5和Q6彙到地麵。

因此誘導變壓器二次電壓（由於電磁感應），這個電壓220V輸出波形的上半周期。在此期間，11腳低，其成功的階段將處於非活動狀態。當IC引腳11雲高的第三季度結果Q7的獲取和交換，Q8和Q9將被打開。從+12 V電源通過變壓器的初級下半部和彙到地麵通過晶體管的Q7，Q8，Q9，以及由此產生的電壓，在T2次級誘導有助於的下半部周期（標簽上標明）電流流220V輸出波形。

逆變器輸出（T2的輸出）挖掘點的標記為B，C，並提供給變壓器T2的主。在變壓器T2的下降這個高電壓的步驟，橋梁D5整流它和這個電壓（將逆變器的輸出電壓成正比）是提供的PIN1通過奧迪R8，R9，R16和（該IC的內部錯誤放大器的反相輸入）這個電壓與內部參考電壓比較。

此誤差電壓成正比的輸出電壓所需的值和IC調節占空比的驅動信號（引腳14和12）為了使輸出電壓為所需的值的變化。R9的預設，可用於調節逆變器輸出電壓，因為它直接控製變頻器的輸出電壓誤差放大器部分的反饋量。

二極管D3和D4續流二極管，保護驅動級晶體管的開關變壓器（T2）初選時產生的電壓尖峰。R14和R15限製基地的第四季度和Q7。R12和R13為第四季度和Q7防止意外的開關ON下拉電阻。C10和C11是繞過從變頻器的輸出噪聲。C8是一個濾波電容的穩壓IC 7805。R11的限製限製了電流通過LED指示燈D2的。

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