VVVF的实现与SPWM的产生原理

要实现VVVF，可以考虑的方法有PAM(脉幅调制)和PWM(脉宽调制)。PAM控制的原理是在频率下降的同时，使直流电压也随之下降。实施PAM要同时控制整流和逆变两个部分，两个部分之间的协调比较困难，故线路比较复杂。PWM控制是通过调节脉冲宽度和各脉冲间的“占空比”来调节平均电压。
在一串理想的脉冲周期序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值为占空比。例如脉冲宽度1μs，信号周期4μs的脉冲序列占空比为0.25。
PWM的优点是不必控制直流侧，因而大大简化了电路。但是，电流的谐波分量很大。如果脉冲宽度和占空比的大小按正弦规律分布的话，便是正弦脉宽调制(SPWM)，如图1所示。这样的波称为正弦脉宽调制波。SPWM的显著优点是：由于电动机的绕组具有电感性，因此，尽管电压是由一系列脉冲构成的，但通入电动机的电流却十分逼近于正弦波，谐波成分大为减小，可以得到基本满意的驱动效果。（图1 SPWM波形）
产生SPWM波的原理是：用一组等腰三角形波与一个正弦波进行比较，如图2所示，其相交的时刻（即交点）作为开关管“开”或“关”的时刻。（图2 SPWM波生成方法）

图1 SPWM波形图

图2 SPWM波生成方法
将这组等腰三角形波称为载波；而正弦波则称为调制波。调制波的频率和幅值是可控制的。改变调制波的频率，就可以改变输出电源的频率，从而改变电动机的转速；改变调制波的幅值，也就改变了调制波与载波的交点，使输出脉冲系统的宽度发生变化，从而改变了输出电压。利用电力电子元件设计出相应的逆变器电路，可以实现上述SPWM波的发生。