脉宽调制逆变器（PWM）原理、类型及应用特点

脉宽调制逆变器（PWM逆变器）取代了旧版本的逆变器，具有广泛的应用。实际上，这些用于电力电子电路。基于PWM技术的逆变器在输出的开关级具有MOSFET。

现在可用的大多数逆变器都拥有这种PWM技术，并且能够产生不同幅度和频率的交流电压。这些类型的逆变器中有多个保护和控制电路，而在逆变器中实施PWM技术使其适用于连接的不同负载并成为理想选择。

PWM逆变器的概念

我们把功能取决于脉宽调制技术的逆变器称之为PWM逆变器。无论连接的负载类型如何，它们都能够根据国家/地区将输出电压保持为额定电压，这可以通过改变振荡器的开关频率宽度来实现。

PWM逆变器电路图

以下是250W SG3524 PWM逆变电路：

其实，在PWM逆变器中使用了各种电路，下面简单列举了一些：

• 电池充电电流传感器电路；该电路的目的是检测用于为电池充电的电流并将其保持在额定值，重要的是要避免波动以保护电池的保质期。
• 电池电压检测电路；该电路用于在电池耗尽时检测电池充电所需的电压，并在电池充满电后开始对电池进行涓流充电。
• 交流电源感应电路；该电路用于检测交流电源的可用性。 如果可用，则逆变器将处于充电状态，并且在没有电源的情况下，逆变器将处于电池模式。
• 软启动电路；用于在恢复供电后延迟充电8到10秒。这是为了保护MOSFET免受大电流的影响。这也称为电源延迟。
• 转换电路；根据电源的可用性，该电路在电池和充电模式之间切换逆变器的操作。
• 关闭电路；该电路用于密切监控逆变器，并在出现异常时将其关闭。
• PWM控制器电路；为了调节输出端的电压，使用了这个控制器。需要执行PWM操作的电路包含在IC中，这些都存在于该电路中。
• 电池充电电路；逆变器中的电池充电过程由该电路控制。由市电传感电路和电池传感器电路产生的输出是该电路的输入。
• 振荡器电路；该电路与PWM的IC相结合，用于生成开关频率。
• 驱动电路；该电路根据产生的频率开关信号驱动逆变器的输出。它类似于前置放大器电路。
• 输出电路；输出电路部分包括一个升压变压器，用于驱动负载。

PWM逆变器工作原理

众所周知，逆变器设计涉及各种电源电路拓扑和控制电压的方法。逆变器最集中的部分是它在输出端产生的波形。为了对波形进行滤波，使用了电感器和电容器。为了减少来自输出的谐波，使用了低通滤波器。

如果逆变器具有固定的输出频率值，则使用谐振滤波器。对于输出端的可调频率，滤波器被调谐到基频最大值以上。PWM技术改变了方波特性，用于开关的脉冲在提供给连接的负载之前经过调制和调节。当不需要电压控制时，使用固定宽度的脉冲。

PWM逆变器类型和波形

逆变器中的PWM技术包括两个信号。一个信号用于参考，另一个将作为载波。切换逆变器模式所需的脉冲可以通过这两个信号之间的比较来产生。目前有多种 PWM 技术，下面依次来介绍下。

1、单脉冲宽度调制 (SPWM)

对于每半个周期，只有一个脉冲可用于控制该技术。方波信号作为参考，三角波作为载波，产生的门脉冲将是载波和参考信号比较的结果。高次谐波是这种技术的主要缺点。

2、多脉冲宽度调制 (MPWM)

MPWM技术用于克服SPWM的缺点，其输出电压的每半个周期使用多个脉冲，而不是单个脉冲。通过控制载波的频率来控制输出端的频率。

3、正弦脉冲宽度调制

在这种类型的PWM技术中，使用正弦波而不是方波作为参考，载波将是三角波。正弦波将作为输出，其电压的RMS值由调制指数控制。

4、修正正弦脉冲宽度调制

每半个周期将载波应用于第一个和最后一个60°间隔，引入此修改以改善谐波特性。它减少了由于开关引起的损耗并增加了基波分量。

PWM逆变器的应用

最常见的PWM逆变器用于速度交流驱动器，其中驱动器的速度取决于所施加电压频率的变化。电力电子中的电路主要可以通过使用PWM信号来控制。要从微控制器等数字设备生成模拟形式的信号，PWM技术也是理想选择。此外，在不同的电路中使用PWM技术的应用也多种多样。

总结

简单来说，PWM逆变器就是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率，而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。