SPWM（Sinusoidal PWM）法是一種比較成熟的，目前使用較廣泛的PWM法。前面提到的采樣控制理論中的一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。

三相ＳＰＷＭ逆變器的結(jié)構(gòu)

ＳＰＷＭ逆變器與ＰＷＭ逆變器在主電路方面沒有本質(zhì)的區(qū)別，將電壓型ＰＡＭ主電路結(jié)構(gòu)中的晶閘管替換為ＩＧＢＴ就成了ＳＰＷＭ型逆變器的主電路結(jié)構(gòu)。ＳＰＷＭ脈寬調(diào)制時(shí)，瞬時(shí)電壓以極高的速度切換方向而輸出半波內(nèi)不改變方向，因此，輸出電壓與輸出電流常常方向不一致，這時(shí)就需要續(xù)流二極管來(lái)提供與電壓極性相反的電流通道。加上了續(xù)流二極管的三相逆變橋，我們就設(shè)計(jì)好了ＳＰＷＭ逆變器的基本主電路。圖４．１是ＳＰＷＭ逆變器的主電路結(jié)構(gòu)，它由六只ＩＧＢＴ組成三相橋式結(jié)構(gòu)，每個(gè)橋上反并聯(lián)了續(xù)流二極管。

ＩＧＢＴ器件有自己特有的驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路，實(shí)際中ＩＧＢＴ通常不以單獨(dú)的形式供貨，而是以包括了驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路的智能模塊（ＩＰＭ）方式提供的。

ＩＰＭ不僅為ＩＧＢＴ器件提供了驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路，也為整個(gè)模塊提供了過熱保護(hù)等。在容量比較小的情況下，ＩＰＭ常常做成多器件結(jié)構(gòu)，例如六單元或七單元結(jié)構(gòu)。六單元結(jié)構(gòu)集成了一個(gè)完整的ＳＰＷＭ逆變器，圖４．２就是一個(gè)六單元ＩＰＭ的結(jié)構(gòu)示意圖。七單元ＩＰＭ除一個(gè)逆變器外，還把能耗制動(dòng)用的斬波元器件及附屬電路集成在里邊了。

從圖４．２看到，六單元模塊為五個(gè)主電路端子，即直流正負(fù)極輸入和交流三相輸出端子。另外有驅(qū)動(dòng)和保護(hù)的控制端子若干，它們是能夠和常規(guī)控制芯片直接連接或者通過光耦合連接的電壓型接口。驅(qū)動(dòng)端子是輸入端子，接受外部觸發(fā)器件，保護(hù)端子是輸出端子，在保護(hù)電路封鎖驅(qū)動(dòng)電路的同時(shí)發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)給外部控制器。主電路端子通常是接線樁形式，控制端子通常是集中插口形式。七單元ＩＰＭ增加了一個(gè)連接制動(dòng)電阻的主電路端子及相應(yīng)的控制端子。

當(dāng)容量比較大時(shí)，如果ＩＰＭ仍然集成整個(gè)逆變器，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方面的缺點(diǎn)：一是模塊的體積和重量加大，給安裝和布置帶來(lái)困難，也不利于散熱；二是當(dāng)模塊中局部元器件損壞時(shí)需要更換整個(gè)模塊，而大容量的模塊的成本必然更高，因此使維護(hù)成本增加了。

所以，容量比較大時(shí)，ＩＰＭ以兩個(gè)或者一單元的形式提供。兩單元ＩＰＭ包括一個(gè)逆變橋臂的所有器件，即兩個(gè)ＩＧＢＴ、續(xù)流二極管、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路。一單元ＩＰＭ包括一個(gè)ＩＧＢＴ和它的續(xù)流二極管、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路。

逆變器的輸出主電路中，還需要連續(xù)用于限制電壓變化率的緩沖電路。ＩＧＢＴ的驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路以及包括緩沖電路在內(nèi)的其他附加輔助電路的具體接線原理。

SPWM逆變器的4大特點(diǎn)

方波逆變器雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但諧波含量太高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適用于大多數(shù)情形，只能用在極少數(shù)對(duì)諧波含量要求不高的場(chǎng)合，但自從正弦脈寬調(diào)制技術(shù)獲得應(yīng)用后，逆變技術(shù)就進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，特別是今年來(lái)隨著DSP芯片的廣泛應(yīng)用，逆變器的發(fā)展呈現(xiàn)數(shù)字化、智能化的趨勢(shì)。

SPWM逆變器具有以下特點(diǎn)：

1、電路簡(jiǎn)單，主電路結(jié)構(gòu)和方波逆變器一樣，但只用一個(gè)半功率級(jí)就可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓、頻率、相位的調(diào)節(jié)；

2、可以使用不可控整流橋，使系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的功率因數(shù)與逆變器輸出電壓值無(wú)關(guān)；

3、可以同時(shí)進(jìn)行調(diào)頻、調(diào)壓，與支流環(huán)節(jié)的原件參數(shù)無(wú)關(guān)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度無(wú)關(guān)；

4、可以獲得非常小的諧波含量，理論上諧波分布在載波兩側(cè)。 SPWM是Sine Pulse Width Modulation的英文縮寫，即正弦脈寬調(diào)制，它最早來(lái)源于通信中的調(diào)制技術(shù)，其最基本原理是用一種參考波，即調(diào)制波，去和一個(gè)頻率N倍于它的三角波比較，就可以得到一組幅值相等，而脈寬按照調(diào)制波相位、幅值和頻率變化的矩形波，再用這個(gè)波形去控制開關(guān)管的開通于關(guān)斷，就可以得到同樣波形的高壓脈沖。由于參考波通常是正弦波，所以這種技術(shù)通常被稱為正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，即SPWM技術(shù)。