双相感应电机供电三桥臂逆变器控制原理及算法软件的研究设计
逆变器和电机作为一个整体来处理，建立了逆变器开关模式与电压空间矢量的内在联系，从而使控制系统结构得以简化。其优点是电机转矩脉动小，电流波形畸变小，并且易于实现数字化；同时，适当的控制开关顺序，如采用对称五段式或对称七段式开关模式，能有效减小SVPWM 的输出电压谐波含量和开关损耗。
2.8 小结
从逆变器结构来看，两相三桥臂逆变器结构具有明显的优越性，输出电压高，直流母线电压利用率高。电压的PWM波形可以为对称的单极性波形，电压电流总谐波含量较小。这些都是半桥逆变器所办不到。两相三桥臂逆变器结构由6只开关管组成，在小功率场合，随着半导体器件价格不断降低，两种逆变器成本上的差异相对于性能上的差异，是次要的。到目前为止，半桥逆变器还有其明显的缺陷，即需要正负对称的双极性稳压电源供电，这一要求比两相三桥臂仅需一路稳压电源供电要繁琐很多。所以两相三桥臂逆变器将是今后两相电机变频调速的首选。
从控制策略上来看，SVPWM有其独特的优点，但是原理复杂，对处理器的要求高，进而整套系统的成本就会随之上升。对于两相电机变频调速来讲，由于两相电机的磁场中低次谐波含量的影响比较大，两相电机的功率密度比起多相的电机又有所不如，这些自身缺陷都决定了两相电机在高级控制的场合的应用会受到一定的限制。而SPWM原理简单，实现方便，成本低廉。所以，积极研究SPWM控制模式，充分挖掘其潜能，使之能为两相电机变频调速提供高性能的控制是非常有意义的。
事实上，两相电机控制理论尚处于不断探索与完善之中。同三相电机变频调速的状况相比，两相电机变频调速还有很多问题要解决诸如，以上各实验方案都仅仅涉及了某种控制策略的概况，并通过一定的试验验证了理论的可行性。到目前为止，几乎所有的实验仅仅做了两相电机变频调速的初步试验，仅仅得出了特定频率下，电机的电压和电流波形。
3 一种新型两相电机SPWM控制技术
SVPWM控制模式需要大量的实时运算，原理相对复杂，需要有较强的数字处理器进行数字处理。而SPWM原理比较简单，很适合模拟电子实现，其实现非常方便简单。目前
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华北科技学院毕业设计（论文）
控制电机用的SPWM芯片已经非常成熟，从成本的角度来看，SPWM控制成本较低，非常适合于调速要求不是非常高的场合。
3.1 SPWM原理介绍
PWM 技术利用全控型器件的导通和关断把电压变成一定形状的电压脉冲序列，实现变压、变频控制并且消除谐波,而SPWM 算法是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制技术。 为了得到正弦波，需要输出一组连续的幅值相等而宽度不相等的矩形波，实现过程为：正弦调制波与三角载波相交，交点产生控制功率开关器件的信号，经相应驱动电路来控制功率开关器件的通断，从而得到一系列等幅而且脉冲宽度正比于对应区间正弦波曲线函数值的矩形脉冲，即SPWM 波形。 3.1.1 电压SPWM的基本思想
对于电压SPWM来说，可以把电压正弦波半波分为N等份，然后把每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦每一等份的中点重合。这样，由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波的半周等效。同样，正弦波的负半周也用同样的方法等效。
图3-1等效SPWM波形
图3-1中所示的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，就是所希望逆变器输出的SPWM波形。由于每个脉冲的幅值相等，所以逆变器可以由恒定的直流电源供电，也就是，交-直-交变频器中的整流器采用不可控的二极管整流器就可以了。
这一系列脉冲波形的宽度可以严格的用计算方法得到，作为控制逆变器中各功率开关器件通断的依据，但这很麻烦，所以我们通常采用较为实用的方法，即采用“调制”的方法。
在SPWM中以正弦波作为调制波，用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波是上下宽度线性对称变化的波形，当它与一个正弦波曲线相交时，在交点的时刻产生控制信号，
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用来控制功率开关器件的通断，就可以得到一组等幅而脉冲宽度正比于对应区间正弦波曲线函数值的矩形脉冲，这就是SPWM法的基本思想。 3.1.2 电压SPWM的工作原理
图3-2是SPWM变频器的主电路，图中V1-V6是逆变器的六个IGBT功率开关器件，各有一个续流二极管反并联连接，逆变器所需要的恒值直流电压由三相整流器提供。
图3-2 变频调速系统的主电路
相交流电源经整流器和大电容滤波，为逆变器供电。逆变器将直流电转换为频率可调的交流供电机调速，其中电感起限流作用。 3.1.3 单极性三角波调制法
单极性SPWM调制是指参加调制的载波三角波和正弦波参考极性不变。
首先由同极性的三角波调制电压u?与参考电压uR比较，产生单极性的SPWM脉冲，然后将单极性的SPWM脉冲信号与倒相信号uI相乘，从而得到正负半波对称的SPWM脉冲信号uP。
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3.1.4 双极性三角波调制法
双极性SPWM调制是指载波三角波和正弦参考信号是具有正负极性变化的信号 。 正负交变的双极性三角载波u?与参考波uR比较直接得到双极性的SPWM脉冲，而不需要倒相电路。
图3-3 单极性、双极性SPWM波形
三角波与正弦波电压相比较，以确定各分段矩形脉冲宽度。在电压比较器A的两输入端分别输入正弦波参考信号
uR和三角波电压u?，
在A的输出端就可以得到SPWM调制电
u?和uR分别接至电压比较器A的“-”和“+”
压脉冲。脉冲宽度的确定可由看出。由于输入端。显然，当图3-3中
u?〈uR时，A的输出为高电平，反之，u?〉uR时，输出为低电平。
u?和uR的交点之间的距离随参考电压uR 的大小而变，而该交点之间的距离决
定了电压比较器输出脉冲的宽度，因而可以得到幅值相等而脉冲宽度不等的电压参考信号
uP。
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3.1.5 三相SPWM产生方法
图3-4 三相SPWM产生方法
IMIM图3-4由参考信号发生器提供一组三相对称可调正弦参考信号，，，其频率决定逆变器输出的基波频率。参考信号的幅值也可在一定范围内变化，以决定输出电压
的大小。三角波载波信号是共用的，分别与每相参考电压比较后，给出“正”或“零”
的饱和输出，产生SPWM脉冲序列波信号。
，，，作为逆变器功率开关器件的控制改变参考信号的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了逆变器输出电压的大小，当改变的频率时，输出电压频率随之改变。一般情况下，参考信号的幅值必须小于三角波幅值，否则，输出电压的大小和频率将失去所要求的配合关系。
电压经逆变电路后输出为PWM波，这种波形一般不适于直接输入负载，而是要经过正弦滤波电路，输出正弦波，方可输入负载。
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