LPC2131新能源发电系统中的逆变与并网技术研究(5)
图2.1 用PWM波代替正弦波
逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。对于如图2.2所示的单相桥式PWM逆变电路，其控制方式有两种：单极性控制方式和双极性控制方式。
图2.2 单相桥式PWM逆变电路
2.1.2 单极性控制方式
如图2.2所示的单相桥式PWM逆变电路，在输出电压 的正半周，让 保持通态， 保持断态， 和 交替关断。控制 和 的方法如图2.3所示。调制信号 为正弦波，载波 在 的正半周为正极性的三角波，在 的负半周为负极性的三角波。在 和 的交点时刻控制开关管的通断。在 的正半周， 保持通态， 保持断态，当 时使 导通, 关断, ;当 时使 关断, 导通, 。在 的负半周， 保持断态， 保持通态，当 时使 导通, 关断, ;当 时使 关断, 导通, 。这样就得到了SPWM波形 。图中的虚线 表示 的基波分量。像这样在 的半个周期内三角载波旨在正极性或负极性一种极性范围内变化，所得到的PWM波形也只在单个极性范围变化的控制方式称为单极性PWM控制方式。
图2.3 单极性PWM控制方式波形
2.1.3 双极性控制方式
和单极性PWM控制方式相对应的是双极性控制方式。图2.2的单相桥式逆变电路在采用双极性控制方式时的波形如图2.4所示。采用双极性方式时，在 的半个周期内，三角载波不再是单极性的，而是有正有负，所得的PWM波也是有正有负。在 的一个周期内，输出的PWM波只有 两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。仍然在调制信号 和载波信号 的交点时刻控制各开关器件的通断。在 的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。即当 时，给 和 以导通信号，给 和 以关断信号，这时如 ，则 和 通，如 ，则 和 通，不管哪种情况都是输出电压 。当 时，给 和 以导通信号， 和 以关断信号，这时如 ，则 和 通，如 ，则 和 通，不管哪种情况都是输出电压 。
图2.4 双极性PWM控制方式波形
2.1.4 规则采样法
图2.5为规则采样法说明图。取三角波两个正峰值之间为一个采样周期 。在自然采样法中，每个脉冲的中点并不和三角波一个周期的中点（即负峰点）重合。而规则采样法使两者重合，也就是使每个脉冲的中点都以相应的三角波中点为对称，这样就使计算大为简化。如图2.5所示，在三角波的负峰时刻 对正弦波采样而得到D点，过D点作一水平直线和三角波分别交于A点和B点，在A点时刻 和B点时刻 控制功率开关器件的通断。可以看出，用这种规则采样法得到的脉冲宽度 和利用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近。
图2.4 规则采样法
设正弦调制信号波为
式（2.1）中， 称为调制度，0≦ ﹤1； 为正弦信号波角频率。从图2.4可得如下关系式：
在三角波的一个周期内，脉冲两边的间隙宽度 为：
（2.4）
按照SPWM的基本原理，在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。自然采样法是最基本的方法，所得到的SPWM波形很接近正弦波。但是这种方法要求解复杂的超越方程，在采用微机控制技术时需要花费大量的计算时间，难以在实时控制中在线计算，因而在工程上实际应用不多。规则采样法是一种应用较广的工程实用方法，其效果接近自然采样法，但计算量却比自然采样法小得多[ ]。
2.2 光伏并网逆变器的控制方式
2.2.1 并网逆变器的分类
根据输入电源的类型，逆变器一般分为电压源式和电流源式两类。以电流源为输入的逆变器，其直流侧需要串联一大电感提供较稳定的直流电流输入，但由于此一大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前世界范围内大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式。在实际应用中，要根据具体的应用环境选择用哪种类型。其控制方式可分为:电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四类[ ]。