UPS中的核心部件是逆變器。對輸出電壓波形為正弦波的UPS而言，逆變器的任務是把直流電逆變成頻率穩(wěn)定、輸出電壓穩(wěn)定、波形失真小的50 Hz正弦波交流電供給負載。逆變器應可靠性高，變換效率高，動態(tài)特性好，對負載適應性強。

目前在輸出正弦波的UPS中廣泛采用正弦脈寬調(diào)制（SPWM，Sine Pulse Width Modulation）逆變器。脈沖頻率10~20kHz，脈沖寬度則按50Hz正弦規(guī)律變化，這樣易于濾除電壓中的諧波分量而獲得純凈的50Hz正弦波輸出電壓；逆變器可以做到體積小、質(zhì)量輕、效率高；逆變器中的功率開關管大多采用門極絕緣雙極晶體管或稱絕緣門極晶體管（IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor）。

1、SPWM的基本原理

正弦脈寬調(diào)制器的電路方框圖及波形圖如下圖1所示。高頻方波發(fā)生器的輸出電壓經(jīng)三角波形成器（積分電路）后，變?yōu)楦哳l等腰三角波電壓u_s，它加到比較器的反相輸入端；50Hz正弦波發(fā)生器輸出的正弦波電壓u_c加到比較器的同相輸入端。當正弦波電壓瞬時值u_c大于三角波電壓瞬時值u_s時，比較器輸出高電平；當正弦波電壓瞬時值u_c小于三角波電壓瞬時值u_s時，比較器輸出零電平。因此，比較器輸出脈沖的寬度等于50Hz正弦波電壓大于三角波電壓的時間，輸出脈沖的重復周期等于三角波的周期T_s =1/f_s。由于三角波電壓的幅值和周期均固定不變，因此比較器輸出脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化，例如在50Hz正弦波ωt=90°時，脈寬最寬；ωt=270°時，脈寬最窄。由上所述，可知50Hz正弦波電壓u_c是用來調(diào)制脈寬的，或者說用來調(diào)制脈沖的占空比。

圖1：正弦脈寬調(diào)制器的方框圖與波形圖

比較器輸出正弦脈寬調(diào)制（SPWM）信號u_a；SPWM信號經(jīng)過“非”門，輸出與其相位相反的信號u_b。于是脈寬調(diào)制器在u_c>u_s時，輸出u_a矩形脈沖列；而當u_c<u_s時，輸出u_b矩形脈沖列。u_a和u_b通過驅(qū)動電路分別去驅(qū)動逆變器中應輪流導通的功率開關管（IGBT），功率開關管的開關頻率等于三角波頻率f_s。為了防止輪流導通的功率開關管出現(xiàn)共同導通現(xiàn)象，在實際電路中應使u_a與u_b的每一相鄰脈沖之間都有一個死區(qū)時間，即u_a和u_b都為零的短暫時間。

加到比較器上的高頻等腰三角波u_s稱為載波，其頻率f_s稱為載波頻率，應保持穩(wěn)定；其振幅U_sm應保持不變。加到比較器上的正弦波u_c稱為調(diào)制波，其頻率稱為調(diào)制頻率，用f₁表示，調(diào)制頻率必須與要求逆變器輸出的頻率相同，故f₁=50Hz；其振幅U_cm的大小可以調(diào)節(jié)。在討論SPWM逆變器工作原理時，會用到幅度調(diào)制比m_a和頻率調(diào)制比m_f等參數(shù)，它們的定義如下。

幅度調(diào)制比m_a定義為：m_a = U_cm / U_sm。m_a的變化范圍是0~1，不得超過1。

    頻率調(diào)制比mf定義為：m_f = f_s/ f₁，m_f必須是整數(shù)。

由于SPWM是用高頻等腰三角波與50Hz正弦波的交點來確定逆變器中功率開關管的開關轉(zhuǎn)換時刻，因此SPWM法又稱為三角波法。

SPWM信號可由單片機來產(chǎn)生，還可由數(shù)字信號處理器（DSP）作為主控單元，通過其外設庫中獨特的事件管理器模塊來產(chǎn)生。采用全數(shù)字控制，能避免模擬控制所固有的硬件參數(shù)漂移等缺陷。

2、逆變電路

在交流UPS的逆變器，通常采用正弦脈寬調(diào)制（SPWM）技術組成逆變電路，分為SPWM單相全橋逆變器和三相全橋逆變器，其電路圖分別詳見下圖2-1和圖2-2。在圖2-1中，輸出變壓器T的初級繞組接在四壁橋的中間，初級繞組的脈沖電壓等于輸入直流電壓。在圖2-2中，輸出變壓器T的初級接成三角形，次級接成星形，以獲得三相焦磊電壓。

圖2-1：SPWM單相全橋逆變器電路

圖2-2：SPWM三相全橋逆變器電路

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