[发明专利]单极正弦脉冲宽度调制SPWM方法和单极SPWM电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种SPWM调制方法，更具体而言涉及一种单极SPWM方法和单极SPWM电路。

背景技术

目前，正弦波逆变电源的控制方式有delta型PWM控制、特定消谐PWM控制、和SPWM调制等几种方式，SPWM调制方式由于具有开关频率恒定、谐波小等优点被广泛应用，SPWM调制方法中又分为双极性SPWM调制和单极性SPWM调制方式。单极性SPWM调制具有开关损耗小、谐波失真低等优点，但是目前的实现方法均过于复杂。

现有技术如图1所示，电路包括：正弦波信号发生器110，精密整流器120，正向三角波信号发生器130，比较器140，多路开关150，过零比较器160，反相器170，放大器180等构成。该电路驱动信号ug1、ug2为低频臂信号，ug3、ug4为高频臂信号，每半个周期高频臂信号就需切换一次，造成结构复杂，稳定性较差，而且存在过零点震荡问题。

现有技术有如下特点：

①均包含精密整流电路，需将正弦波整流成二倍基频的馒头波，由于现有运算放大器频率响应特性、温漂，及正负半周电路相移不一致的原因，该环节存在馒头波的波头不一致，存在直流分量的缺点。

②均采用低频臂和高频臂结构，一个桥臂由和正弦波同频的方波去驱动，该方波一般采用过零比较器形成。

③高频臂上下半桥每半个周期需由多路开关切换一次。

上述三个环节是导致电路结构复杂和电路运行稳定性下降的主要原因。

发明内容

本发明的目的是克服现有单极SPWM调制实现过于复杂、繁琐的缺点，提出一种单极SPWM调制实现方法，本发明更加简洁、可靠。

本发明由正向载波信号发生器221(三角波信号发生器)、弦波发生器222(正弦波信号发生器)、比较器240(两个桥臂的比较器)和脉冲信号调理部分260(两个桥臂的放大器和两个桥臂的反相器)等构成。

两个桥臂的SPWM信号分别由相位相反的正弦波与正向载波比较得到驱动脉冲信号，脉冲信号在经放大器和反相器后作为桥臂驱动信号。

根据本发明，提供一种单极正弦脉冲宽度调制(SPWM)电路，包括：正弦波信号发生器(310)、反相放大器(320，R1，R2，R3)、正向三角波信号发生器(330)、第一比较器(341)和第二比较器(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)：将正弦波发生器(310)发出的正弦波信号与经反相放大器(320，R1，R2，R3)反相的正弦波信号分别送入第一和第二比较器(341，342)的输入“+”端；将三角波信号发生器330所发出的正向三角波分别送入第一和第二比较器(341，342)的输入“-”端；所述第一和第二比较器(341，342)输出的电平经第一和第二放大器(351，252)与第一和第二反相器(361，262)之后直接生成所需的SPWM调制脉冲(ug1，ug2，ug3，ug4)。

根据本发明的优选实施例，所述正弦波信号发生器(310)分别与第一比较器(341)的正相输入端，反相放大器(320，R1，R2，R3)的负相输入端相连；反相放大器(320，R1，R2，R3)的输出端与第二比较器(342)的正相输入端相连，其负相输入端与正弦波信号发生器(310)相连，正相输入端接地；正向三角波发生器(330)分别与第一比较器(341)和第二比较器(342)的反相输入端相连；第一比较器(341)的输出端分别与第一放大器(351)和第一反相器(361)的输入端相连；第二比较器(342)的输出端分别与第二放大器(352)和第二反相器(362)的输入端相连。

根据本发明的优选实施例，其中：第一放大器(351)输出第一门极电压(ug4)；第一反相器(361)输出第二门极电压(ug3)；第二放大器(352)输出第三门极电压(ug2)；第二反相器(362)输出第四门极电压(ug1)；所述第一、第二、第三、第四门极电压(ug4，ug3，ug2，ug1)构成所述SPWM电路的SPMW调制波输出。

根据本发明的优选实施例，所述第一比较器(314)和第二比较器(342)分别将来自正向三角波发生器(330)的三角波与来自正弦波信号发生器(310)和反相放大器(320，R1，R2，R3)的两路幅值相同相位相反的正弦波比较，得到两个桥臂的SPWM脉冲信号。