单极性与双极性SPWM调制技术介绍

在电力电子技术领域，SPWM技术占据着核心地位。SPWM，即正弦脉宽调制技术，是一种将直流电压转换为交流电压的技术。它通过对宽度不等的脉冲进行调制，来等效正弦波形（幅度，周期，但宽度不等）。这种技术广泛应用于变频器、逆变器等领域。SPWM技术从调制脉冲的极性上可分为单极性和双极性两种模式。

一、单极性SPWM模式

单极性SPWM模式的基本原理涉及两个关键信号：载波和调制波。载波通常为三角波，而调制波则为所需的正弦波。通过电压比较器对这两个波形进行比较，生成单极性的SPWM脉冲。具体过程如下：

调制过程：在单极性调制中，三角载波与正弦调制波进行比较。当正弦波的幅值大于三角波时，输出高电平；反之，输出低电平。这一过程产生了一系列不等宽的脉冲。

信号处理：生成的单极性SPWM脉冲信号与一个反相信号相乘，得到一个正负波形对称的SPWM脉冲序列。这些脉冲序列的幅度恒定，周期一致，但脉冲宽度各不相同。

调压调频：通过改变调制波的幅值和频率，可以相应地调整输出电压的大小和基波频率。增大调制波的幅值会加宽SPWM脉冲的宽度，从而提升输出电压；改变调制波的频率则会调整输出信号的基波频率，实现调频目的。

二、双极性SPWM模式

双极性SPWM模式与单极性模式的主要区别在于脉冲的生成方式。在双极性调制中，三角载波与正弦调制波直接比较后生成双极性的脉冲。

调制原理：在双极性模式下，载波和调制波的比较直接产生正负双向的脉冲序列。这一过程简化了电路设计，使得主电路和控制电路更加简洁。

调压调频特性：与单极性调制相同，双极性SPWM也通过调整调制波的幅值和频率来实现调压和调频。然而，由于其脉冲序列的生成方式，双极性SPWM在输出电压中的高次谐波分量通常比单极性SPWM要大。

单极性SPWM和双极性SPWM各有特点，适用于不同的应用场景。在选择调制模式时，工程师需要综合考虑系统的性能要求、成本预算以及设计复杂度等因素。