位移測量儀表

[拼音]：nibian dianlu shuchu dianya tiaojie

[英文]：output voltage regulation of inverter

逆變電路輸出電壓基波方均根值隨外加控制訊號電壓的大小作連續調節。逆變電路的基本功能固然是將直流電能改變成所需頻率的交流電能，但含逆變電路的工業特殊交流電源，除了必須具備變頻功能之外，還要求其出端電壓在一定範圍內連續可調。例如，為了防止交流電動機磁路飽和，用於變頻調速的電源輸出電壓需要與工作頻率同步調節，以保持U/f值為常數（其中U 為電源輸出基波電壓方均根值，f為工作頻率）。為了適應不同工件和工藝規範的需要，用於感應加熱的電源輸出功率需要在一定範圍內連續可調（相當於電源輸出電壓可調）。為了在電網和負載波動條件下維持輸出電壓恆定，各種恆壓電源（如不停電電源等）必須具備輸出電壓快速調節的功能等等。

截至20世紀80年代，已發展了多種調壓方式以適應不同場合的要求，主要有直流端調壓和逆變器內部調壓兩類。

直流端調壓

逆變輸出電壓的調節由直流電壓為可調來實現。這時逆變器僅具有變頻功能，而直流側則具有可控整流的功能（見相控整流電路和直流變換電路）。該功能可由以下電路結構實現：

（1）相控整流電路；

（2）不控整流電路加直流斬波電路；

（3）斬控整流電路；

（4）交流調壓電路加不控整流電路。較常用的是前兩種。

逆變器內部調壓

直流端採用不控整流電路。直流電壓不變，逆變輸出電壓的調節在逆變器內部實現。這時逆變器兼具變頻和調壓兩種功能。這種調壓方式較之直流端調壓具有主電路結構簡單、電網側功率因數高、電壓調節動態響應快等優點，因而得到更多的應用。

逆變電路內部調壓功能以調壓範圍和線性度等工作指標來衡量。但由於在調壓過程中也會影響逆變輸出電壓的諧波含量，而諧波含量的高低對逆變器出端濾波器容量、體積和重量、整機效率、輸出功率都有影響，因此在評價各種調壓方式時，除了考慮上述調壓功能之外，還要兼顧諧波含量的影響。

常見的逆變器內部調壓方式有以下兩種。

（1）橋內移相調壓方式：圖1a為電壓型單相逆變電路(見自換流式電壓型逆變電路)。

各橋臂用自關斷元件的通用符號表示，其控制極脈衝分佈狀態如圖1b。由圖可見，ug1和ug4、ug2和ug3保持相位互補關係， 但 ug3和ug2分別引前於ug1和ug4某一電角度θ，該角度在0°～180°範圍內連續可調。圖1a中虛線框A內兩臂稱為基準臂，B內兩臂則稱為移相臂。改變移相臂對基準臂的相位差θ即可改變輸出電壓波形，從而改變輸出電壓基波方均根值

。對輸出電壓進行分析，可得

式中n為正奇數，τ為脈衝寬度。上式表明，改變引數τ（相當於改變相移角θ），即可改變各次諧波幅值。其中基波方均根值

可表示為

橋內移相調壓方式的優點是控制簡單，調壓線性度好，但輸出電壓諧波含量較大。

（2）正弦脈寬調製(SPWM)調壓方式：仍以單相電壓型逆變電路為例（圖2a），

為簡單計，各橋臂仍用自關斷元件（如GTO、 GTR和Power MOSFET等，若採用普通閘流體則需附加換流電路），顯然，主電路結構與圖1完全相同，脈寬調製（英文縮寫 PWM）控制方式是高頻電力電子電路常用的控制方式。在逆變電路的範圍內，它可視為頻控方式與斬控方式的結合，其基本思路是使電路中可控元件以遠高於逆變器輸出頻率 f 的載波頻率 fc開關工作，而可控元件在每一載波週期 (Tc＝1/fc)中的佔空比D(D＝τ/Tc，τ為元件導通時間，即控制極脈衝寬度)則受控於控制訊號ug的幅值，因此所謂正弦波脈寬調製（英文縮寫SPWM）是指在一個逆變週期T(T＝1/f)中，脈寬τ隨時間按正弦規律變化，即

式中K為比例常數，

是控制訊號幅值。圖2b為門極脈衝的形成方式，其脈寬τ由載波訊號uc（三角波）和調製訊號ug（正弦波）的交點決定。圖2a橋左側虛線框A的導電臂稱為頻控臂（含T1和T4），由調製頻率f控制；虛線框B的臂（含T2和T3）稱為斬控臂，由載波頻率fc控制。逆變橋輸出電壓u0的波形如圖2c。由圖可見，u0的脈衝個數由比值fc/f決定，u0的脈寬隨時間按正弦變化，τ(t)值則取決於比值

/Ucm，Ucm為載波電壓訊號幅值。改變

的值即可改變τ(t)，從而改變逆變輸出電壓基波方均根值

，實現調壓的目的。

SPWM調壓方式的優點是低次諧波含量低、調壓線性度好，但輸出電壓低，即在同一直流電壓Ud值下，

值比橋內移相調壓方式時低。