PWM逆变器的不同调制方法对比

PWM为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)的简称。由于PWM逆变器的交流侧只能输出不同的电平而非连续的正弦波，因此需要采用PWM调制技术产生幅值相同、宽度不等的脉冲对逆变器进行控制，使得逆变器输出电压等效为正弦波。PWM调制具体可以分为几种方法，本文主要对几种PWM调制方法进行对比分析。

PWM调制的基本原理

SPWM

SPWM是最常规的正弦PWM调制算法，这种调制方法通过将正弦的调制波（参考波）与三角的载波波形进行比较，生成脉冲波形用于器件的开关指令。载波（即三角波）的频率即决定了器件的开关频率。定义调制比为调制波的基波幅值与载波的幅值之比，在SPWM调制中，若想要输出的电压波形不发生畸变，调制比的最大值为 1。

SPWM的基本原理

SPWM（三次谐波注入）

SPWM是最常规的正弦PWM调制算法，这种调制方法通过将正弦的调制波（参考波）与三角的载波波形进行比较，生成脉冲波形用于器件的开关指令。载波（即三角波）的频率即决定了器件的开关频率。定义调制比为调制波的基波幅值与载波的幅值之比，在SPWM调制中，若想要输出的电压波形不发生畸变，调制比的最大值为 1。

三次谐波注入的调制波示意图

SVPWM

SVPWM是由PWM逆变器的六个开关器件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近理想的正弦波形。这种方法采用空间电压矢量将三相的正弦波形转化为一个二维，匀速旋转的空间矢量，矢量在不同的扇区内产生不同的开关状态组合，并通过矢量合成的原理分配每一个开关动作的时间占比。

SVPWM与SPWM的出发点是不同的，但是本质上SVPWM是在SPWM的相调制波中加入了零序分量后进行规则采样得到的结果。相比与SPWM，此调制方法的调制比最大值也为1.15，且每次开关只涉及一个器件，开关损耗小。

空间电压矢量表示方法

SVPWM等效调制波示意图

DPWM

DPWM是基于SVPWM的一种不连续脉宽调制算法，相比于基础的SVPWM，每个相位的输出会一个周期的特定的时间段内被箝位到正或负直流电位。这种方法相较于SVPWM的开关损耗更小，但谐波更大。

一种DPWM方法的等效调制波（DPWMMAX）

总的来说，不同调制方法主要影响了逆变器输出的最大交流电压（即调制比）、谐波特性以及器件开关频率。在对功率器件进行损耗计算等分析时，要考虑调制方法对功率器件开关特性的影响。