1.SPWM控制

正弦波脉宽调制的控制思想，是利用逆变器的开关元件，由控制线路按一定的规律控制开关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得一组等幅、等距而不等宽的脉冲序列。其脉宽基本上按正弦分布，以此脉冲列来等效正弦电压波。图5-13a示出正弦波的正半周波形，将其划分为N等份，这样就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲的宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脉冲顶部是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果将每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积，用一个与此面积相等的等高矩形脉冲代替，就得到图13b所示的脉冲序列。这样，由N个等幅而不等宽的短形脉冲所组成的波形与正弦波的正半周等效，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。

在理论上可以严格地计算出各分段矩形脉冲的宽度，作为控制逆变电路开关元件通断的依据，但计算过程十分繁琐。较为实用的方法是采用调制的方法，即把希望得到的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到期望的PWM波形。这里借用了通信电路中对信号进行调制-解调的概念，也是电力电子电路中应用弱电技术的一个例证。

图5-13 PWM控制的基本原理示意图

a）正弦波 b）脉冲序列

实现SPWM一般方法是：采用一个正弦波（调制信号）与等腰三角波（载波信号）相交的方案，确定各分段矩形脉冲的宽度。如果在交点时刻控制电路中开关器件的通断，就可以得到宽度正比于调制信号波幅值的脉冲，这正好是符合SPWM控制的要求。

在采用SPWM方式控制时，控制电路可分为单极性SPWM和双极性SP-WM电路。这两种控制方式所对应的控制波形见图5-14所示。

图5-14 两种SPWM控制方式的控制波形

a）单极性 b）双极性

由图5-14可以看出，对于单极性控制，在每半个周期内，逆变桥同一桥臂的两个逆变管中，只有一个管子按脉冲序列的规律时断时续的工作，而另一个完全截止；而在另半个周期，两个管子的工作情况正好相反。而对于双极性控制，同一桥的两个逆变管按脉冲序列规律交替导通和关断。(www.daowen.com)

2.消谐波的PWM技术

消谐波的PWM技术是普通PWM控制技术的优化。目前所采用的消谐波PWM技术不止一种，这里仅就直接确定开关角法进行讨论。

在采用信号副值比较以产生PWM信号的技术中，开关角是由控制信号的幅值间接决定的。所谓直接确定开关角法，是指直接利用输出电压的数学模型确定开关角，以实现有选择地消除电压低次谐波。

现以三相双极性SPWM输出对直流电源中点相电压的数学模型为例，说明消谐波原理。根据计算，输出电压n次谐波幅值可以写成

在相电压的1/4周期中，总共有M个α值等待确定，即有M个待定参数，它们代表可以用以消除谐波次数的自由度，除了必要满足给定的基波幅值B₁外，尚有（M－1）个可选参数。若取M＝5，则可消除4个谐波。例如令5、7、11和13次谐波幅值为零，应有

求解联立方程组，可以得到一组开关角α₁、α₂、α₃、α₄、α₅，利用正弦函数周期对称性，同时求出α₁₀、α₉、α₈、α₇、α₆和负半周的相反角度。

显然，以上超越方程的求解并不简单。利用这种PWM控制对一系列脉冲开关时刻的计算，在理论上是能够消除所指定的谐波，但对所指定次数以外的谐波却不一定能够减少，甚至反而增大。考虑到它们已经属于高次谐波，对负荷的影响已经不是很大，这种控制模式的效果还是不错的。由于上述方程组求解的复杂性，一般用计算机离线迭代求出相应开关角的数值解，做成表格存入微控制器，以备控制时取用。