[發明專利]單極正弦脈沖寬度調制SPWM方法和單極SPWM電路

無效

• 申請號: 201110102862.1
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN102315842A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 王振存;張先謀;竇偉;穆德實;許洪華
• 申請（專利權）人: 北京科諾偉業科技有限公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 朱元萍

技術領域

本發明涉及一種SPWM調制方法，更具體而言涉及一種單極SPWM方法和單極SPWM電路。

背景技術

目前，正弦波逆變電源的控制方式有delta型PWM控制、特定消諧PWM控制、和SPWM調制等幾種方式，SPWM調制方式由于具有開關頻率恒定、諧波小等優點被廣泛應用，SPWM調制方法中又分為雙極性SPWM調制和單極性SPWM調制方式。單極性SPWM調制具有開關損耗小、諧波失真低等優點，但是目前的實現方法均過于復雜。

現有技術如圖1所示，電路包括：正弦波信號發生器110，精密整流器120，正向三角波信號發生器130，比較器140，多路開關150，過零比較器160，反相器170，放大器180等構成。該電路驅動信號ug1、ug2為低頻臂信號，ug3、ug4為高頻臂信號，每半個周期高頻臂信號就需切換一次，造成結構復雜，穩定性較差，而且存在過零點震蕩問題。

現有技術有如下特點：

①均包含精密整流電路，需將正弦波整流成二倍基頻的饅頭波，由于現有運算放大器頻率響應特性、溫漂，及正負半周電路相移不一致的原因，該環節存在饅頭波的波頭不一致，存在直流分量的缺點。

②均采用低頻臂和高頻臂結構，一個橋臂由和正弦波同頻的方波去驅動，該方波一般采用過零比較器形成。

③高頻臂上下半橋每半個周期需由多路開關切換一次。

上述三個環節是導致電路結構復雜和電路運行穩定性下降的主要原因。

發明內容

本發明的目的是克服現有單極SPWM調制實現過于復雜、繁瑣的缺點，提出一種單極SPWM調制實現方法，本發明更加簡潔、可靠。

本發明由正向載波信號發生器221(三角波信號發生器)、弦波發生器222(正弦波信號發生器)、比較器240(兩個橋臂的比較器)和脈沖信號調理部分260(兩個橋臂的放大器和兩個橋臂的反相器)等構成。

兩個橋臂的SPWM信號分別由相位相反的正弦波與正向載波比較得到驅動脈沖信號，脈沖信號在經放大器和反相器后作為橋臂驅動信號。

根據本發明，提供一種單極正弦脈沖寬度調制(SPWM)電路，包括：正弦波信號發生器(310)、反相放大器(320，R1，R2，R3)、正向三角波信號發生器(330)、第一比較器(341)和第二比較器(342)、第一放大器(351)和第二放大器(352)，以及第一反相器(361)和第二反相器(362)：將正弦波發生器(310)發出的正弦波信號與經反相放大器(320，R1，R2，R3)反相的正弦波信號分別送入第一和第二比較器(341，342)的輸入“+”端；將三角波信號發生器330所發出的正向三角波分別送入第一和第二比較器(341，342)的輸入“-”端；所述第一和第二比較器(341，342)輸出的電平經第一和第二放大器(351，252)與第一和第二反相器(361，262)之后直接生成所需的SPWM調制脈沖(ug1，ug2，ug3，ug4)。

根據本發明的優選實施例，所述正弦波信號發生器(310)分別與第一比較器(341)的正相輸入端，反相放大器(320，R1，R2，R3)的負相輸入端相連；反相放大器(320，R1，R2，R3)的輸出端與第二比較器(342)的正相輸入端相連，其負相輸入端與正弦波信號發生器(310)相連，正相輸入端接地；正向三角波發生器(330)分別與第一比較器(341)和第二比較器(342)的反相輸入端相連；第一比較器(341)的輸出端分別與第一放大器(351)和第一反相器(361)的輸入端相連；第二比較器(342)的輸出端分別與第二放大器(352)和第二反相器(362)的輸入端相連。

根據本發明的優選實施例，其中：第一放大器(351)輸出第一門極電壓(ug4)；第一反相器(361)輸出第二門極電壓(ug3)；第二放大器(352)輸出第三門極電壓(ug2)；第二反相器(362)輸出第四門極電壓(ug1)；所述第一、第二、第三、第四門極電壓(ug4，ug3，ug2，ug1)構成所述SPWM電路的SPMW調制波輸出。

根據本發明的優選實施例，所述第一比較器(314)和第二比較器(342)分別將來自正向三角波發生器(330)的三角波與來自正弦波信號發生器(310)和反相放大器(320，R1，R2，R3)的兩路幅值相同相位相反的正弦波比較，得到兩個橋臂的SPWM脈沖信號。