前语
逆变电路是UPS电源的中心电路。作者在剖析若干闻名厂家出产的UPS电源电路的基础上，对UPS电源中的逆变电路进行了讨论。本文所触及的电路，是这些厂家技能人员多年技能经历的结晶，而且经历过许多产品投放市场后的检测，具有很好的参阅价值。作者在此发表出来，供业界人士和有爱好者参阅。
UPS电源有许多分类，作者依据业界的习气，将UPS电源分为工频机和高频机。本文中的工频机和高频机选用的都是正弦波逆变电路，输出的都是正弦波电压，而且都是在线式结构。文中只触及正弦波逆变电路，以下简称逆变电路。
逆变电路的结构
逆变电路由正弦波SPWM调制电路和功放电路组成。
1工频机所选用的逆变电路的结构图
图1所示为工频机所选用的逆变电路的结构图。由图可见，工频机逆变电路中右侧的功放电路选用的是全桥式功放电路，这种功放电路需求正弦波调制电路供给4路彼此独立的SPWM驱动信号。在左边的正弦波调制电路中，用正弦波信号去调制三角波信号，得到4路独立的SPWM信号，经阻隔驱动后送至功放电路。
在这种结构中，每一桥臂功率管的数量视输出功率而定，当输出功率较小时，功率管选用MOS器材，输出功率大时，选用IGBT模块。
2高频机所选用的逆变电路的结构图
图2所示为高频机所选用的逆变电路的结构图。由图可见，高频机逆变电路中的功放电路选用的是半桥式功放电路，这种功放电路需求正弦波调制电路供给2路彼此独立的SPWM驱动信号。在左边的正弦波调制电路中，由电脑板直接供给2路SPWM波信号，经阻隔驱动后送至功放电路。
在这种结构中，每一桥臂功率管的数量也视输出功率而定，当输出功率较小时，功率管选用MOS器材，输出功率较大时，也选用IGBT模块。
正弦脉宽调制(SPWM)办法
SPWM信号实际上便是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波。
在20KVA以下的小型逆变电路中，一般用正弦波(调制波)调制三角波(载波)的办法来完结脉宽调制的意图，又称为三角波调制法，它是运用比较器来完结这一功用的。依据调制信号所包括的信息量，调制电路能够分为单极性调制和双极性调制。
1 SPWM调制办法及特色
在单电源供电的比较器重，若将正弦波送到比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在正三角波幅值大于正弦波的幅值时，比较器将输出一个负向脉冲，这个负向脉冲的宽度等于三角波大于正弦波部分所对应的时刻距离。而在三角波幅值小于正弦波的幅值时，比较器将输出一个正向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波小于正弦波部分所对应的时刻距离。从图3可见，这时在电压比较器的输出端将得到一连串脉冲方波序列，其特色是：对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。这便是正弦脉冲调制信号，即SPWM信号。
依据剖析，这种三角波调制电路有以下特色：
⒈当三角波频率与正弦波频率之比N>20以上时，在比较器输出端发生的矩形脉冲，其宽度正比于正弦波幅值与三角波幅值之比。
因而，只需适当地调理输入到比较器的正弦波电压的幅值巨细，就能够调理脉冲宽度，然后调理了逆变器输出的正弦波电压的巨细。这一特色也使得由三角波调制电路构成的逆变电路具有主动稳压的功用。
⒉当正弦波起伏小于三角波起伏时，逆变器输出电压波形中只含有基波和17、19…次谐波，而不包括3、5、7…等低次谐波重量，仅存在与三角波频率附近的高次谐波。
正弦波的频率是50Hz，一般三角波的频率是10-20KHz左右。因而，在选用三角波调制法的逆变电路中，输出电压的波形中实际上不包括低次谐波重量，它们所包括的最低谐波重量的频率都在几十KHz以上。因而，在这种逆变电路中，逆变器所需的合成器(即输出滤波器)的尺度、重量和本钱能够大大减小。
⒊若增大正弦波的起伏，使正弦波起伏大于三角波起伏时，逆变电路输出的调制波中，将开端呈现3、5、7…等低次谐波重量。这会导致逆变输出正弦波电压的失真度增大，严峻时会使电路进入主动维护关机状况。因而在调试时要主见正弦波的起伏不能超过三角波的起伏。
上述正弦波调制法已经成为一种经典的正弦波调制办法，在逆变电路中被广泛运用。
2双极性SPWM调制
在双极性调制电路中，需求一路正弦波信号和一路三角波信号，三角波信号的幅值有必要略大于正弦波信号的峰-峰值。
如图4a所示，若将正弦波送到单电源比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在电压比较器的输出端将得到一连串脉冲方波序列，其特色是：在正弦波的正半周中，对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。而在正弦波的负半周中，对应于正弦波幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较宽，而对应于正弦波幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较窄。
因为这种调制电路输出的SPWM波信号中既包括了正弦信号正半周的信息，又包括了负半周的信息，所以称为双极性调制。
因为高频机一般选用半桥式功放电路，需求两路巨细持平、相位相反的SPWM信号，因而在高频机中，将由此得到的双极性调制信号分为两路，将其间一路反相180°，即可得到两路巨细相同、相位相反的SPWM信号。
图4b所示为另一种调制电路。它与图4a的区别是将正弦波送到比较器的反相输入端，而将三角波送到比较器的同相输入端。由此得到的SPWM信号的波形与图4a的相反，SPWM波宽度的改变规则也相反。将其分为两路，并将其间一路反相后，相同能够得到两路巨细持平、相位相反的SPWM信号。
3单极性SPWM调制
在单极性调制电路中，也需求一路正弦波信号和一路三角波信号，但三角波信号的幅值只须略大于正弦波信号正半周的幅值或负半周的幅值。而且与正弦波的正半周或负半周对齐。
如图5单极性调制电路示意图所示，若将正弦波送到单电源比较器的同相输入端，将三角波送到比较器的反相输入端，则在三角波幅值大于正弦波的幅值时，比较器将输出一个负向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波大于正弦波部分所对应的时刻距离。而在三角波幅值小于正弦波的幅值时，比较器将输出一个正向脉冲，这个正向脉冲的宽度等于三角波小于正弦波部分所对应的时刻距离。从图5可见：这时在电压比较器的输出端将得到一串脉冲方波序列，其特色是对应于正弦波正半周幅值较低的部位，脉冲方波的宽度较窄，而对应于正弦波正半周幅值较高的部位，脉冲方波的宽度较宽。对应于正弦波的负半周，则输出脉冲方波的幅值为0.
因为这种调制电路输出的SPWM波信号中只包括了正弦信号正半周或负半周的信息，所以称为单极性调制。
在工频机中一般选用全桥式功放电路，需求4路不同的SPWM驱动信号，因而有必要选用单极性调制方法。所以在工频机中，需求供给一路正弦波信号，一路正向三角波、一路反向三角波。其间正弦波信号的对称轴不能在0轴(X轴)上，而是要举高到电源电压的二分之一处，图中标记为Vz，这样才干确保三角波只与正弦波的正半周或只与负半周相调制。所以，用正向三角波和正弦波信号组合，能够得到两路SPWM信号，而用反向三角波和正弦波信号组合，能够得到别的两路不同的SPWM信号，总共可得到4路不同的SPWM信号。参见图6所示。
图6中正弦波与正、反向三角波组合摆放的方位与全桥功放电路中功放管的摆放方位相对应，它们输出的驱动信号能使功率管依照对角线的规则导通和截止。
在正弦波正半周期间，a组中正弦波总是高于反向三角波的起伏，加至单电源比较起的反相端今后，比较器a一直输出低电平，使左上臂功放管一直截止;此刻尽管d组中的比较器d能够输出SPWM信号，但左上臂与右下臂对角线上的两组功放管却不能导通。此刻b组中正弦波总是高于反向三角波的起伏，所以比较器b一直输出高电平，使左下臂功放管一直饱满导通;而此刻c组中的比较器c却能够输出SPWM信号，所以右上臂与左下臂对角线上的功放管就能依据SPWM信号导通或截止。在正弦波信号正半周期间，左上臂功放管一直截止，所以全桥功放电路左边上、下臂的功放管不会一起导通;而右侧上、下功放管的驱动信号的极性刚好相反，因而右侧上、下臂的功放管也不会一起导通。
在正弦波负半周期间，c组中正弦波总是低于正向三角波的起伏，加至单电源比较起的反相端今后，比较器c一直输出低电平，使右上臂功放管一直截止，此刻尽管b组中的比较器b能够输出SPWM信号，但右上臂与左下臂对角线上的两组功放管却不能导通。此刻d组中正弦波总是低于正向三角波的起伏，所以比较器d一直输出高电平，使右下臂功放管一直饱满导通;而此刻a组中的比较器a却能够输出SPWM信号，所以左上臂与右下臂对角线上的功放管就能依据SPWM信号导通或截止。在正弦波信号负半周期间，右上臂功放管一直截止，所以全桥功放电路右侧上、下臂的功放管不会一起导通;而左边上、下功放管的驱动信号的极性刚好相反，因而左边上、下臂的功放管也不会一起导通。
因而，上述组合正好契合全桥功放电路的要求。
需求阐明的是，所谓正、反向三角波仅仅相对概念，它们彼此相等，无主次之分，这样的称号仅仅便于阐明问题。
