脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)控制通过对逆变电路开关器件的通断进行控制,使输出端获得一系列幅值相等而宽度不等的脉冲,用以等效替代正弦波或所需波形。即在输出波形的半个周期内产生多个脉冲,使各脉冲的等值电压呈正弦规律,从而获得平滑输出并抑制低次谐波。按照一定规则对各脉冲宽度进行调制,既可调节逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。
如图4-1所示,为电压型交-直-交变频电路。为使输出电压与频率均受控,变频器通常由可控整流电路与逆变电路构成:前者用于改变输出电压,后者用于改变输出频率。图4-2为电压型 PWM 交-直-交变频电路,其中可控整流改用不可控整流(二极管)电路代替,逆变电路采用自关断器件。
图4-1 电压型交-直-交变频电路
图4-2 电压型 PWM 交-直-交变频电路
PWM 型变频电路的主要特点如下:
1)可获得相当接近正弦波的输出电压;
2)整流电路采用二极管,显著提高变频电源对交流电网的功率因数,可接近 1;
3)电路结构简单,装置体积小、重量轻、造价低、可靠性高;
4)系统动态性能与电动机运行性能得到改善。通过控制输出脉冲宽度可调输出电压,加快变频过程的动态响应,使电压与频率在调节过程中良好配合。
正因上述优点,自关断器件成熟后 PWM 控制技术发展迅速,已成为电力电子技术的重要组成部分。