低溫等離子體消毒滅菌設備的電源設計

1、畢業(yè)設計任務書一、課題名稱：低溫等離子體消毒滅菌設備的電源設計二、指導老師：林波三、設計內容與要求1、課題概述關于低溫等離子體的消毒滅菌機理，迄今為止人們還不能夠給出比較圓滿的答案。大多數氣體都能夠放用混合氣體激發(fā)等離子體，其消毒滅菌效果往往比單一中性氣體好。低溫等離子體消毒滅菌技術的關鍵之一是其高壓高頻電源。 對高壓高頻電源的最重要的要求是體積小，重量輕，易于控制和高可靠性。傳統(tǒng)的高壓電源因其體積和重量都比較大，且可靠性較低，不能滿足各種實際應用場合的要求。隨著電力電子技術的發(fā)展，采用正弦波脈沖寬度（SPWM）調制的高壓逆變電源可以達到上述要求，從而能較好的提高低溫等離子體消毒滅菌技術的系統(tǒng)

2、水平。本課題就是設計一個 SPWM 調制的高壓逆變電源，應用于低溫等離子體消毒滅菌設備。2、設計內容與要求1)、設計內容 簡單說明各種低溫滅菌方法的優(yōu)缺點，闡述等離子體低溫滅菌的突出優(yōu)越性，然后稍加展開說明離子體低溫消毒滅菌的原理。 闡述等離子體的物理效應和應用。 簡單論述系統(tǒng)構成。 簡單論述低溫等離子體消毒滅菌系統(tǒng)對高壓高頻電源的要求。 分析高壓高頻電源的系統(tǒng)組成，進行系統(tǒng)論證、主要電路模塊的功能論證。 對高壓高頻的系統(tǒng)進行系統(tǒng)指標設計，對各部分電路進行設計計算。 設計并說明對高壓高頻電源的系統(tǒng)及各部分電路進行調試的方法和步驟。 指明高壓高頻電源可能存在的問題，說明解決的方法與途徑。（要求學

3、生學習過電力電子技術）2） 、設計要點： a) 本設計是基于 SPWM 脈寬調制技術的全橋高頻逆變電路的一整套高壓高頻電源。 b) 指標要求順序：可靠、高精度、體積小、重量輕、簡單、經濟、低成本、低能耗、低電磁污染。3） 、系統(tǒng)組態(tài)：a) 服務對象等離子體發(fā)生器；b) 市電整流和濾波電路，獲得需要的直流電源；c) 直流斬波電路，獲得可調的從 0 伏開始的直流電源；d) 基于 SPWM 脈寬調制技術的全橋高頻逆變電路和低通濾波器，獲得頻率可變的高頻電壓。其中正弦波發(fā)生器的設計可以選用成熟電路（幾片集成電路組合設計）或自行設計電路。SPWM 控制電路可以自行設計或選用國外的專用芯片（例如 LM46

4、51）進行設計；e) 高頻升壓變壓器，獲得高頻高壓的正弦電壓。4） 、系統(tǒng)主要技術指標：輸出電壓幅度變化范圍；輸出電壓頻率變化范圍：-1040；市電電源供電。四、設計參考書與期刊雜志： 等離子物理學 、 電力電子技術 、 電子技術 、 檢測技術 、 電工手冊 、 電子元件手冊 、 “物理學報” 、 “電力電子技術” 、 “自動化技術”等。畢業(yè)設計任務書(小三、宋體、加粗、居中)一、 課題名稱：XXXXX（小四、宋體）二、 指導老師：XXX(小四、宋體)三、 設計內容與要求（小四、宋體）課題概述（五號、宋體）設計內容與要求（五號、宋體）四、 設計參考書（小四、宋體）XXXXX（五號、宋體）五、

5、設計說明書要求（小四、宋體） （以下五號、宋體）封面目錄內容摘要（200400 字左右，中英文）引言正文（設計方案比較與選擇，設計方案原理、計算、分析、論證，設計結果的說明及特點）結束語附錄（參考文獻、圖紙、材料清單等）六、畢業(yè)設計進程安排（小四、宋體）（以下五號、宋體）1、畢業(yè)設計答辯要求答辯前三天，每個學生應按時將畢業(yè)設計說明書或畢業(yè)論文、專題報告等必要資料交指導老師審閱，由指導老師寫出審閱意見。學生答辯時對自述部分應寫出書面提綱，內容包括課題的任務、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻、設計的基本內容和主要方法、成果結論和評價。答辯小組質詢課題的關鍵問題，質詢與課題密切相關的基本理論、

6、知識、設計與計算方法、試驗方法、測試方法，測試方法，鑒別學生獨立工作能力、創(chuàng)新能力。2、畢業(yè)設計論文要求 文字要求：說明書要求打?。ǔ龍D紙外） ，不能手寫。文字通順，語言流暢，排版合理，無錯別字，不允許抄襲。 圖紙要求：按工程制圖標準制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細均勻，圓弧連接光滑，尺寸標注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書寫。 曲線圖標要求：所有曲線、圖標、線路圖、程序框圖、示意圖等不準用徒手畫，必須按國家規(guī)定的標準或工程要求繪制。附 3：畢業(yè)設計進程（8 周時間）暑假：前期準備，完成畢業(yè)設計相關資料的收集、設計方案的確定。第 12 周：方案設計討論，教師輔導；第 3 周：分系統(tǒng)方案論證、設

7、計初稿；第 45 周：分系統(tǒng)方案設計初稿；第 6 周：第一次檢查，討論并改寫文稿；第 7 周：第 2 次檢查，完善文稿輔導答辯；第 8 周：設計書成績評定、答辯。前 言將等離子體技術用于消毒滅菌技術上具有極高的潛在應用價值。因而要求等離子體發(fā)生器具有體積小，重量輕，易于控制和高可靠性的特點。作為等離子體發(fā)生器中一個重要的組成部分 等離子體高壓電源則起到關鍵作用。它的性能在很大程度上影響等離子體發(fā)生器的性能。傳統(tǒng)的高壓電源因體積和重量都大，且性能不好，滿足不了實際應用的需要。隨著電力電子技術和開關器件的發(fā)展，高壓逆變電源的高頻化及脈寬調制波形改善技術使得高壓電源的性能成倍提高，體積成倍減小，應用

8、范圍越來越廣。針對等離子體高壓電源的特殊要求，本文將 SPWM 技術用于該電源控制中，它具有原理簡單、控制和調節(jié)性能好，具有消除諧波、調節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓等諸多特點，研制了一臺單相輸出電壓可調、頻率連續(xù)可調的等離子體高壓電源。等離子體是由電子、離子等帶電粒子構成的物質第四態(tài)，在等離子體高頻電磁場中受帶電粒子轟擊以及紫外線輻照等作用，細菌病毒細胞上的電荷分布被徹底破壞并形成電擊穿而迅速死亡。等離子體消毒滅菌技術是新一代的高科技滅菌技術，它能克服現有滅菌方法的一些局限性和不足之處，提高消毒滅菌效果。例如對于不適宜用高溫蒸汽法和紅外法消毒處理的塑膠、光纖、人工晶體及光學玻璃材料、不適合用微波法處理的金

9、屬物品，以及不易達到消毒效果的縫隙角落等地方，采用本技術，能在低溫下很好地達到消菌滅菌處理而不會對被處理物品造成損壞。本技術采用的等離子體工作物質無毒無害。本技術還可應用到生產流水線上對產品進行消毒滅菌處理。針對等離子體高壓電源的特殊要求，本文將 SPWM 技術用于該電源控制中，它具有原理簡單、控制和調節(jié)性能好，具有消除諧波、調節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓等諸多特點，研制了一臺單相輸出電壓可調、頻率連續(xù)可調的等離子體高壓電源。I摘 要低溫等離子消毒技術因其具有快捷、安全和高效率等優(yōu)點而受到國內外廣泛研究。本設計是利用介質阻擋放電產生等離子體原理，研制一種等離子消毒電源。是基于SPWM 脈寬調制技術，利用

10、LM4651 驅動器的 PWM 控制能力的全橋高頻逆變電路和低通濾波器，獲得頻率可調的高頻電壓。實現了對負載頻率的可靠跟蹤和對逆變狀態(tài)的可靠控制。關鍵詞關鍵詞：低溫等離子體；SPWM 調制技術；電源 IIAbstractThe technology of the low-temperature sterilization has been researched by all over the world because of its many advantages such as fast, safe and high efficiency. The present design is the

11、 use of dielectric barrier discharge plasma principle, the development of a plasma sterilization power.This design is based on the SPWM pulse-duration modulation technology. And take advantage of the LM4651 drives PWM controls entire bridge high frequency inversion electric circuit and the low pass

12、filter, obtains the frequency adjustable voltage, the power supply can track the load resonant frequency rapidly and accurately.Key words: low-temperature plasma; SPWM modulation; power湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）目 錄摘 要.IABSTRACT.II第 1 章 低溫等離子體消毒滅菌設備的概述.11.1 消毒的定義 .11.2 滅菌的定義.11.3 低溫等離子體的形成.21.4 低溫等離子體滅菌器的應

13、用.21.5 低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢.3第 2 章 離子體高壓電源主電路的論證和設計.52.1 電源的系統(tǒng)結構.52.2 工頻整流濾波電路 .5單相橋式整流電路論證及設計.6方案的選擇.14濾波電路的論證及設計.15濾波電路的選擇.182.3 DC/AC 逆變電路 .19逆變電路的選擇.19電壓型逆變電路的原理.20脈寬調制（PWM）型逆變電路.22開關管的選擇.26第 3 章 控制保護電路的論證及設計.243.1 整流逆變控制電路.253.2 RC 串并聯式正弦波振蕩電路 .283.3 相應的顯示電路及輔助電路.323.4 輔助電源.34參考文獻.35致 謝.36附 錄.37系統(tǒng)總設計圖.

14、38湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36第 1 章 低溫等離子體消毒滅菌設備的概述1.1 消毒的定義所謂消毒，就是用物理、化學等方法殺死病原微生物以防止傳染病傳播的措施。利用物理、化學等方法殺死病原微生物以防止傳染病傳播的措施。常用的消毒法有物理的加熱消毒法和化學的藥劑消毒法。加熱能使病原微生物細胞中的蛋白質凝固并使酶失活，因而能殺死微生物。煮沸是最常用的加熱消毒法，一般不產芽孢的微生物經 5分鐘煮沸就可被殺死。用于消毒的化學藥劑稱消毒劑。常用的消毒劑種類很多，有 75%酒精、碘酒、紅溴汞（紅藥水）、龍膽紫（紫藥水）、氯等。大多數消毒劑能使蛋白質

15、凝固，碘酒中的碘能與蛋白質中的氨基酸結合，紅溴汞中的汞能與蛋白質中的巰基結合，氯在與水作用時放出具有很強氧化能力的新生氧，使蛋白質氧化變性。消毒劑一般只對細菌的營養(yǎng)體有效，而對芽孢很少有殺死作用。消毒在日常生活中應用于傳染病的預防，如對飲水、食品、餐具等通過煮沸進行消毒。牛奶、飲料等食品可放在 6263下處理 30 分鐘進行消毒。這樣既可將結核分枝桿菌、傷寒沙門氏菌等病原微生物殺死，又不影響牛奶、飲料等的風味。英國醫(yī)生李斯特于 1865 年首先使用石炭酸對醫(yī)生的雙手、手術器械、包扎繃帶、手術部位等進行消毒，其后外科手術的死亡率很快從 4580%下降為 15%。這充分顯示了消毒在臨床應用上的重要

16、作用和意義。1.2 滅菌的定義所謂滅菌，就是用理化方法殺死一定物質中的微生物的微生物學基本技術。滅菌的徹底程度受滅菌時間與滅菌劑強度的制約。微生物對滅菌劑的抵抗力取決于原始存在的群體密度、菌種或環(huán)境賦予菌種的抵抗力。滅菌是獲得純培養(yǎng)的必要條件，也是食品工業(yè)和醫(yī)藥領域中必需的技術。 熱滅菌法 利用高溫使微生物細胞內的一切蛋白質變性，酶活性消失，致使細胞死亡。通常有干熱、濕熱和間歇加熱滅菌等法。 干熱滅菌 直接利用火焰將微生物燒死（如燒接種環(huán)、載玻片和試管口等）。不能用火焰滅菌的物品則利用熱空氣滅菌,將物品放在烘箱中加熱到 160170,持續(xù) 90分鐘，此法適用于玻璃、金屬和木質的器皿。 濕熱滅菌

17、 以沸水、蒸氣和蒸氣加壓滅菌。巴氏滅菌法就是濕熱滅菌，此法有兩種方式，低溫長時間處理：在 61.762.8下處理 30 分鐘；高溫短時間處理：在71.6或略高溫度下處理 15 分鐘。在上述諸法中，以蒸氣加壓滅菌效果最好，可用常壓蒸氣滅菌，也可在高壓蒸氣鍋中（一般使用 1 千克/厘米 2）滅菌,其蒸氣溫度可達121,能將耐熱的芽孢在 30 分鐘內全部殺死。但對某些易被高壓破壞的物質，如某些湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36糖或有機含氮化合物，宜在 0.6 千克/厘米 2 壓力下(110)滅菌 1530 分鐘。 間歇滅菌 連續(xù) 3 天,每天進行一次蒸氣滅菌的方法。此法適用于不能耐 100

18、以上溫度的物質和一些糖類或蛋白質類物質。一般是在正常大氣壓下用蒸氣滅菌 1 小時。滅菌溫度不超過 100,不致造成糖類等物質的破壞，而可將間歇培養(yǎng)期間萌發(fā)的孢子殺死，從而達到徹底滅菌的目的。 輻射滅菌 在一定條件下利用射線進行滅菌的方法。較常用的有紫外線，其他還有電離輻射（射線加快中子等）。波長在 2500080000 納米之間的激光也有強烈的殺菌能力,以波長 26500 納米最有效。輻射滅菌法僅限于某一定材料，因所需設備復雜，難于廣泛使用。 滲透壓滅菌 利用高滲透壓溶液進行滅菌的方法。在高濃度的食鹽或糖溶液中細胞因脫水而發(fā)生質壁分離，不能進行正常的新陳代謝，結果導致微生物的死亡。 化學試劑滅

19、菌 大多數化學藥劑在低濃度下起抑菌作用,高濃度下起殺菌作用。常用 5石炭酸 70乙醇和乙二醇等?；瘜W滅菌劑必須有揮發(fā)性，以便清除滅菌后材料上殘余的藥物。1.3 低溫等離子體的形成及作用原理等離子的形成：等離子體屬于物理概念，是自然界中存在的一種物質狀態(tài)（即固體，液體和氣體之外的第四太）。低溫等離子體的產生通常是在真空環(huán)境下，利用特定的電磁場作用，使某些中性氣體的分子產生連續(xù)不斷的電離，形成帶負電荷和等量正電荷的離子相互共存的物質狀態(tài)，當電離率與復合率達到平衡的時候，這種穩(wěn)定存在的物質狀態(tài)就稱之為等離子。H202 等離子體能夠在常溫條件下實現快速，干燥滅菌的目的，是多種滅菌條件綜合作用的結果。等

20、離子體滅菌器作用原理：（1）活性基團的作用，等離子體中含有大量活性氧離子，高能自由基團等成分，極易與細菌，霉菌，芽孢和病菌中蛋白質和核酸物質發(fā)生氧化反應而變性 ，從而使各類微生物死亡。（2）高速粒子擊穿作用，在滅菌實驗后通過電鏡觀察，經等離子體作用后的細菌菌體作用后的細菌菌體與病毒顆粒圖像 ，均呈現千瘡百孔狀，這是由具有高動能的電子和離子產生的蝕刻和擊穿效應技術。1.4 低溫等離子體滅菌器的應用 低溫等離子體滅菌器適用于大中小型醫(yī)院的供應室，手術室，牙科，肛腸科，美容湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36科，急救中心，社區(qū)醫(yī)療，牙科門診，消毒供應中心等企事業(yè)單位。重點使用的科室：供應室，

21、手術室，急救中心其所適用的器械也較為廣泛：電子器械類，硅橡膠類，金屬類，非金屬類，聚乙烯類。如：光纖軟硬式內窺鏡，電子器械，金屬手術器械，非金屬手術器械，導聯線，電極片，顱腦鉆，呼吸面罩，探頭，擴張器，電池，導聯線，玻璃器皿，硅橡膠，聚乙烯，機電器械，實驗室各類非耐熱儀器等。1.5 低溫等離子體滅菌器的優(yōu)勢全新的低溫等離子滅菌器可取代傳統(tǒng)的滅菌器，如：消毒液體浸泡、熏蒸，化學氣體滅菌等。a)、 其滅菌速度快，可大大提升被滅菌器械的利用率，方便于醫(yī)院進行連臺手術。b)、 大幅度的減少對醫(yī)療器械傷害，有效的延長了器械的使用壽命。c)、 同時，滅菌后的器械沒有藥物殘留，對醫(yī)護人員沒有傷害。d)、 由

22、于其滅菌原理的更新，已經跨入綠色環(huán)保的行列。常用滅菌設備的使用及優(yōu)缺點對比：滅菌技滅菌技術術設備名稱設備名稱配套設備配套設備適用物品適用物品耗能耗能時間時間效率效率廢氣排放廢氣排放物品物品損耗損耗溫度溫度化學化學殘留殘留等離子體滅菌等離子滅菌器220V 或380V非液體類少較短無無室溫無高溫蒸汽滅菌蒸汽滅菌柜蒸汽鍋爐畏熱畏濕物品無法用高較短有廢蒸汽排放高溫損耗高(115135)無EO/CFC滅菌環(huán)氧乙烷滅菌柜殘留分解裝置非液體類較少很長有EO/CFC廢氣較少低（65左右）有消毒液浸泡消毒清洗機220V 電源不銹鋼、塑料少較長有化學廢水化學銹蝕室溫有紫外線臭氧消毒紫外/臭氧消毒柜220V 電源物

23、品表面消毒少較長有臭氧產生無室溫無湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）361.6 等離子體高壓電源的要求針對等離子體高壓電源的特殊要求，將 SPWM 脈寬調制技術用于該電源控制中，具有原理簡單、控制和調節(jié)性能好，可消除諧波，調節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓等諸多特點。本文分析了等離子體高壓電源中需解決的關鍵問題；提出了有效的解決方法。在此基礎上，成功研制了一臺單相輸出電壓可調、頻率連續(xù)可調的等離子體高壓電源。樣機實驗證明了分析和設計的正確性。湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36第 2 章 離子體高壓電源主電路的論證和設計2.1 電源的系統(tǒng)結構低溫等離子體發(fā)生器電源主要有主電路和控制電路兩部分組成

24、，如圖 2-1 所示。其中，主電路由工頻整流濾波電路、直流斬波電路、SPWM 控制的 DC/AC 高頻逆變電路、LC 濾波電路及高頻升壓電路組成?？刂齐娐酚?SPWM 產生的電路、隔離驅動電路、基準正弦波電路、頻率調節(jié)電路、過流保護電路、過壓保護電路以及相應的顯示電路組成。圖 2-1 電源系統(tǒng)結構圖2.2 工頻整流濾波電路將交流電轉換成直流電的變換稱為整流，實現整流變換的裝置稱之為整流器。整流器的主開關元件一般采用整流為二極管或晶閘管。由整流二極管構成的整流器，由于其輸出電壓不可控的，稱之為不可控整流；由晶閘管構成的整流器，其輸出電壓是可控的，故稱為可控整流?？煽卣鞯碾娐芬话阌烧髌鞯闹麟娐?/p>

25、（常簡稱為整流電路）及其觸發(fā)控制電路組成。在整流變換過程中，其平均功率（或能量）是從交流側流向直流負載。整流器主電路的結構形式繁多，分類方式也多種多。下面給出了電路的類別：湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36 不控整流按組成器件 半控整流 可控整流 全控整流單相 按電源相數 三相 六相 零式按電路結構橋式半波按變壓器繞組電流全波可控整流電路的主元件采用晶閘管時，其控制方式都采用相位控制，故這類整流電路又稱為相控整流。隨著電力電子學的發(fā)展，現在已經開始使用可關斷的器件（例 IGBT等）來構成斬波控制型的整流電路。 單相橋式整流電路論證及設計單相橋式整流電路輸出的直流電壓、電流脈沖幅值比單

26、相半波整流電路輸出的直流電壓、電流小，且可以改善變壓器存在直流磁化的現象。單相橋式整流電路分為單相橋式不可控整流電路和單相橋式可控整流電路。其中單相橋式可控整流電路又可分為單相橋式半控整流電路和單相橋式全控整流電路。1. 單相橋式不可控整流電路 圖 2-2 單相橋式不可控整流電路湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）361）、工作原理設變壓器 ，U2為其有效值。當 u2為正半周時，D1和 D3管導通，D2和 D4管截止，電流由 A 點流出，方向如圖所示。uO=u2，D2和 D4管承受的反向電壓為-u2。當 u2為負半周時，D2和 D4管導通，D1和 D3管截止，電流由 B 點流出，方向如圖所

27、示。uO=-u2，D1和 D3管承受的反向電壓為 u2。由于 D1、D3和 D2、D4兩對二極管交替導通，致使負載電阻 RL上在 u2的整個周期內都有電流通過，而且方向不變，輸出電壓 。如下圖所示為其電壓和電流的波形，實現了全波整流。圖 2-3 單相橋式不可控整流波形圖2）、輸出電壓平均值 UO(AV)和輸出電流平均值 IO(AV)根據波形圖可知，輸出電壓平均值解得湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36結論：在輸入電壓相同的情況下，全波整流輸出電壓平均值為半波整流電路的兩倍。負載電流的平均值結論：在輸入電壓相同的情況下，全波整流輸出電流平均值為半波整流電路的兩倍。整流輸出電壓的脈動系數

28、S：橋式整 流電路的基波 UOM的角頻率是u2的 2 倍，即 100Hz， 。 結論：與半波整流電路相比，輸出電壓的脈動減小很多。 2. 單相橋式可控整流電路可控整流電路的作用是把交流電轉變?yōu)殡妷嚎烧{節(jié)的直流電。負載不同時，其工作特點不同。1)、 電阻負載單相半控橋整流電路可控整流電路的作用就是把交流電能變換成電壓大小可調的直流電能，而且其輸出電壓可以根據需要進行調節(jié)。可控整流有多種電路形式，如單相半波、單相全波和單相橋式可控整流電路等。當功率比較大時，常常采用三相交流電源組成三相半波或三相橋式可控整流電路。本節(jié)主要以單相橋式電路為例來討論其工作原理。單相橋式可控電路如圖 2-4（a）所示，用

29、晶閘管 V1、V2代替了不可控整流電路中的二極管。在電源電壓2u的正半周，V1、V4承受正向電壓，若晶閘管的控制極不加脈沖，V1不導通，此時負載中沒有電流流過。當 t= 時，控制極加上觸發(fā)脈沖Gu，V1導通，電流流經 V1、LR、V4。由于晶閘管導通時管壓降很小，所以負載上的電壓2ouu 。這時 V2和 V3因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當 t= 時，2u降為零，V1又變?yōu)樽钄?。?u的負半周，V2、V3承受正向電壓，當t=+ 時，Gu觸發(fā) V2而導通，電流流經 V2、LR、V3，負載上的電壓仍然為2ouu 。這時 V1和 V4因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當 t=2 時，V2恢復阻斷狀態(tài)。湖

30、南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36由以上分析可見，在2u的一個完整周期內，流過負載LR的電流方向是相同的，負載上的電壓和電流波形如圖 2-4（b）所示。u2uGOOtt2iOuOOtuOiORLiOu1u2TrV3V4V1V2uOuG( )b( )a圖 2-4 單相橋式可控整流電路圖中 稱為控制角，=- 稱為導電角，顯而易見，當 愈小時，即 愈大時，輸出電壓平均值O(AV)U愈大。由波形圖進行分析，可得2cos122t)d( tsin2122O(AV)UUU (2-2-1)即2cos19 . 02O(AV)UU (2-2-2)由式可見，當2U固定時，只需改變 的大小，就可以調節(jié)輸出電壓

31、O(AV)U，O(AV)U與 的關系曲線如圖 2-5。1.00.80.60.40.200306090120150180ooooooo控制角UO/U2圖 2-5 單相橋式可控整流電路的輸出電壓與 的關系湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36輸出電流的平均值O(AV)I為2cos122L2LO(AV)O(AV)RURUI (2-2-3)流過二極管及晶閘管的平均電流為LDT21III (2-2-4)晶閘管和二極管所承受的最大反向電壓均為22U。2)、 大電感負載單相半控橋整流電路在實際應用中遇到較多的是電感性負載，例如各種電機的勵磁繞組、各種電感線圈等，它們即含有電感，又含有電阻。電感性負載可

32、用串聯的電感元件 L 和電阻元件 R 表示，電路如圖 2-6 所示。由于電感性元件的存在，電路中的電流不能發(fā)生躍變，因此，整流電路接電感性負載和接電阻性負載的情況大不相同。在電源電壓2u的正半周，V1、V4承受正向電壓，當 t= 時，控制極加上觸發(fā)脈沖Gu，令晶閘管 V1觸發(fā)導通，續(xù)流二極管 V5承受反向電壓而截止。電流流經V1、L、R、V4，輸出電壓2ouu 。晶閘管剛觸發(fā)導通時，由于電感元件產生阻礙電流變化的感應電動勢，電路中的電流不能躍變，將由零逐漸上升。當電流到達最大值時，感應電動勢為零，而后電流隨2u沿正半周減小，電感感應電勢改變極性，和2u相同。由于是大電感負載，所以負載電流oi連

33、續(xù)并近似為一直線，這時 V2和 V3因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。 圖 2-6 大電感負載單相半控橋式整流電路RLiOu1u2TrV3V4V1V2uOuGLV5湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36u2ugOOtt2iOuLOtuLiO 圖 2-7 單相半控橋感性負載電路的工作波形圖 在2u過進入負半周時，V3承受正向電壓而導通，V4承受反向電壓而截止。如果電路中沒有接入二極管 V5，那么由于電感L感應電動勢的作用，V1仍將維持導通狀態(tài)，負載電流oi經 V1和 V3繼續(xù)流通（續(xù)流），形成一個不經過變壓器二次繞組的自然續(xù)流回路，此時電感釋放能量，如果是大電感負載，儲能很多，晶閘管 V1將維

34、持導通到2u進入下一個周期的正半周，V4承受正向電壓而導通，V3承受反向電壓而截止。電流又流經V1、L、R、V4，電感儲能，如此不斷循環(huán)下去，進而導致處于直通狀態(tài)的晶閘管因過熱而損壞。這種不需要外部觸發(fā)脈沖，出現的一個晶閘管直通，另兩個整流二極管輪流導通 180的異常工作狀態(tài)稱為失控現象。為避免失控現象，在負載兩端并聯一個續(xù)流二極管 V5，這樣在2u過進入負半周時，在電感感應電動勢作用下，續(xù)流二極管承受正壓導通，負載電流oi經過 V5流通，電感釋放能量，V5上的壓降不足以使 V1維持導通而令 V1阻斷。如忽略 V5的壓降，在續(xù)流期間負載上的整流輸出電壓0ou，這一續(xù)流過程一直持續(xù)到2u負半周期

35、間觸發(fā) V2導通時為止。當在2u的負半周t=+ 時，Gu觸發(fā) V2導通，電流流經 V2、L、R、V3，負載上得到與正半周相同波形的整流輸出電壓2ouu 。這時 V1和 V4因承受反向電壓而處于阻斷狀態(tài)。當2u過 2進入正半周時，負載電流又經 V5形成續(xù)流，V2恢復阻斷狀態(tài)。當t= 時，又觸發(fā) V1導通，如此不斷循環(huán)下去。晶閘管和整流二極管的導通角為，電路的工作波形如圖 2-7 所示參照電路工作波形圖，可計算出如下數量關系：輸出電壓平均值O(AV)U湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）362cos19 . 0t)d( tsin2222 2O(AV)UUU (2-2-5)晶閘管與整流二極管電流

36、的平均值1(AV)VI、(AV)2VI與有效值1VI、2VIO O(AV)2V1(AV)V2t)d(21IIII (2-2-6)O 2O2V1V2t)d(21IIII (2-2-7)續(xù)流二極管電流的平均值5(AV)VI與有效值5VIO0 O(AV)5Vt)d(22III (2-2-8)O0 2O5Vt)d(22III (2-2-9)變壓器二次繞組的有效值2IO2O 2O2t)d()(21IIII (2-2-10)3、單相橋式全控整流電路1）、帶電阻負載的工作情況單相橋式全控整流電路帶電阻性負載時的電路及工作波形如圖 2-8 所示。晶閘管VT1 和 VT4 為一組橋臂，而 VT2 和 VT3 組

37、成了另一組橋臂。在交流電源的正半周區(qū)間內，即 a 端為正，b 端為負，晶閘管 VT1 和 VT4 會導通。此時，電流 id從電源 a 端經 VT1、負載 Rd 及 VT4 回電源 b 端，負載上得到的電壓 ud 為電源電壓 u2（忽略了 VT1 和 VT4 的導通壓降），方向為上正下負，VT2 和 VT3 則因為 VT1 和 VT4 的導通而承受反向的電源電壓 u2 不會導通。因為是電阻性負載，所以電流 id 也跟隨電壓的變化而變化。當電源電壓 u2 過零時，電流 id 也降低為零，也即兩只晶閘管的陽極電流降低為零，故 VT1 和VT4 會因電流小于維持電流而關斷。而在交流電源的負半周區(qū)間內，

38、即 a 端為負，b 端為正，晶閘管 VT2 和 VT3 是承受正向電壓的，仍在相當于控制角 a 的時刻給 VT2 和 VT3同時加觸發(fā)脈沖，則 VT2 和 VT3 被觸發(fā)導通。電流 id 從電源 b 端經 VT2、負載 Rd 及VT3 回電源 a 端，負載上得到的電壓 ud 仍為電源電壓 u2，方向也還為上正下負，與正半周一致，此時，VT1 和 VT4 因為 VT2 和 VT3 的導通承受反向的電源電壓 u2 而處于截止狀態(tài)。直到電源電壓負半周結束，電壓 u2 過零時，電流 id 也過零，使得 VT2 和 VT3 關斷。下一周期重復上述過程。湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36圖 2-

39、8 單相橋式全控整流電阻性負載(a) 電路圖 （b） 波形圖由圖 2-8（b）可以看出，負載上得到的直流輸出電壓 ud 的波形與半波時相比多了一倍，負載電流 id 的波形與電壓 ud 波形相似。由晶閘管所承受的電壓 ut 可以看出，其導通角為，除在晶閘管導通期間不受電壓外，當一組管子導通時，電源電壓 u2 將全部加在未導通的晶閘管上，而在四只管子都不導通時，設其漏電阻都相同的話，則每只管子將承受電源電壓的一半。單相全控橋式整流電路帶電阻性負載電路參數的計算：輸出電壓平均值的計算公式2）、 電感性負載湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36圖 2-9 單相橋式全控整流電感性負載(a) 電路圖

40、 （b） 波形圖圖 2-9（a）單相橋式全控整流電路帶電感性負載時的電路。假設電感很大，輸出電流連續(xù)，且電路已處于穩(wěn)態(tài)。在電源 u2 正半周時，在相當于角的時刻給 VT1 和 VT4 同時加觸發(fā)脈沖，則 VT1和 VT4 會導通，輸出電壓仍為至電源過零變負時，由于電感產生的自感電動勢會使 VT1 和 VT4 繼續(xù)導通，而輸出電壓仍為，所以出現了負電壓的輸出。此時，晶閘管 VT2 和 VT3 雖然已承受正向電壓，但還沒有觸發(fā)脈沖，所以不會導通。直到在負半周相當于角的時刻，給 VT2 和 VT3 同時加觸發(fā)脈沖，則因 VT2 的陽極電位比 VT1 高，VT3 的陰極電位比 VT4 的低，故 VT2

41、 和 VT3 被觸發(fā)導通，分別替換了 VT1 和 VT4，而 VT1和 VT4 將由于 VT2 和 VT3 的導通承受反壓而關斷，負載電流也改為經過 VT2 和 VT3 了。根據上面分析可以看出，單相橋式全控整流電路屬全波整流，負載在兩個半波都有電流通過、輸出電壓脈動程度比半波時小、變壓器利用率高、且不存在直流磁化問題；但需要同時觸發(fā)兩只晶閘管，線路較復雜。在一般中小容量場合中應用較多。2.2.2.方案的選擇 鑒于消毒滅菌設備應用廣泛，既可以用于工業(yè)、醫(yī)療機構、餐飲業(yè)等地的消毒滅菌，也可用與普通家庭。因此選擇單相電源會更加合適。單相相控整流電路可分為單相半波、單相全波和單相橋式相控流電路，它們

42、所連接湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36的負載性質不同就會有不同的特點。下面分析各種單相相控整流電路在帶電阻性負載、電感性負載和反電動勢負載時的工作情況。 單相半控整流電路的優(yōu)點是：線路簡單、調整方便。弱點是：輸出電壓脈動沖大，負載電流脈沖大（電阻性負載時），且整流變壓器二次繞組中存在直流分量,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動小，功率因數高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點。 單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路 1.2 倍，在相同的負載下流過晶閘管的平均電流減小三分之一；且功率因數提高了一半。

43、根據以上的比較分析因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負載為阻感性負載）。 濾波電路的論證及設計 1、濾波的基本概念 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現濾波。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應該并聯在負載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L應與負載串聯。經過濾波電路后，既可保留直流分量，又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數，改善了直流電壓的質量。 2、電容濾波電路 現以單相橋式整流電容濾波電路為例來說明。電容濾波電路如圖 2-9 所示，在負載電阻上并聯了一個濾波電容C。圖 2-9 電容濾波電路 1）、濾波原理 若v2處于正半周

44、，二極管 D1、D3導通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時C相當于并聯在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦波。當v2到達t=/2 時，開始下降。先假設二極管關斷，電容C就要以指數規(guī)律向負湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36載L放電。指數放電起始點的放電速率很大。在剛過t=/2 時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過t=/2 時二極管仍然導通。在超過t=/2 后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快，當剛超過指數曲線起始放電速率時，二極管關斷。所以在t2到t3時刻，二極管導電，充電，Vi=Vo按正弦規(guī)律變化；t1到t2時刻二極管關斷，Vi=Vo按指數曲線下降，放電時間常數為RLC。電

45、容濾波過程見圖 2-10。 圖 2-10 電容濾波電路波形需要指出的是，當放電時間常數RLC增加時，t1點要右移，t2點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減?。环粗?，RLC減少時，導通角增加。顯然。當L很小，即IL很大時，電容濾波的效果不好，見圖 2-11 濾波曲線中的 2。反之，當L很大，即IL很小時，盡管C較小, RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的 3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。 圖 2-11 電容濾波的效果湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36 2）、電容濾波電路參數的計算 電容濾波電路的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱

46、，一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即 另一種是在RLC=（35） 的條件下，近似認為 VO=1.2V2。 3）、外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓VO隨負載電流IO的變化關系曲線如圖 2-12 所示。 圖 2-12 電容濾波外特性曲線名 稱VO(空載)VO(帶載)二極管反向最大電壓每管平均電流半波整流IO全波整流、電容濾波1.2V2*0.5IO橋式整流、電容濾波1.2V2*0.5IO湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36橋式整流、電感濾波0.9V20.5IO*使用條件： 3、電感濾波電路在大電流的情況下，由于負載電阻 RL 很小。若采用電容濾波電路，則電容容量勢必很大

47、，而且整流二極管的沖擊電流也非常大，在此情況下應采用電感濾波。如圖 2-13 所示，由于電感線圈的電感量要足夠大，所以一般需要采用有鐵心的線圈。濾波電路工作原理 當流過電感的電流變化時，電感線圈中產生的感生電動勢將阻止電流的變化。當通過電感線圈的電流增大時，電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反，阻止電流的增加，同時將一部分電能轉化成磁場能存儲于電感之中；當通過電感線圈的電流減小時，自感電動勢與電流方向相同，阻止電流的減小，同時釋放出存儲的能量，以補償電流的減小。因此經電感濾波后，不但負載電流及電壓的脈動減小，波形變得平滑，而且整流二極管的導通角增大。 在電感線圈不變的情況下，負載電阻愈小，輸

48、出電壓的交流分量愈小。只有在RLL 時才能獲得較好的濾波效果。L 愈大，濾波效果愈好。 另外，由于濾波電感電動勢的作用，可以使二極管的導通角接近 ，減小了二極管的沖擊電流，平滑了流過二極管的電流，從而延長了整流二極管的壽命。 濾波電路的選擇電容濾波電路有一下的優(yōu)點：其適用于小電流負載；電容濾波電路的外特性比較軟；且電路簡單、體積小、成本低。但其缺點是采用它時，整流二極管中將流過較大的沖擊電流。電感濾波的優(yōu)點有：整流二極管的導電角大，峰值電流小，輸出特性較平坦。但其缺點是：存在鐵心，笨重、體積大，易引起電磁干擾，一般只適應于低電壓、大電流的圖 2-13 單相橋式整流電路感濾波電路電路湖南鐵道職業(yè)

49、技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36場合。綜上所述，可知電容濾波器適用于大電壓小電流負載，而電感濾波器適用于大電流低電壓負載。本設計中電源是要產生高頻高壓電源，因而易使用電容濾波。2.3 DC/AC 逆變電路開關電源中的一個重要的能量轉換環(huán)節(jié)是把工頻整流后得到的直流電由電子開關變換成負載需要的交流電。實現這種變換可以有不同的電路結構。逆變器是將直流電變換成交流電的變換器直流變成交流的逆變過程可分為有源逆變和無源逆變。逆變器輸出接到交流電網的逆變稱為有源逆變；逆變器的輸出直接接到交流負載的逆變稱為無源逆變。本設計中所要用到的是無源逆變。 逆變電路的論證及設計電源根據直流電源的性質不同，可以分為電流型

50、、電壓型逆變電路。1、電壓型逆變電路（電路圖如圖 2-14 所示） 電壓型逆變電路的基本特點:1）直流側并聯大電容，直流電壓基本無脈動。2) 輸出電壓為矩形波，電流波形與負載有關。3） 電感性負載時，需要提供無功功率。為了有無功功率通道，逆變橋臂需要并聯二極管。2、電流型逆變電路（電路圖如圖 2-15 所示）圖 2-14 電壓型逆變電路原理圖圖湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36電流型逆變電路的主要特點是:1）直流側串聯有大電感，相當于電流源。直流側電流基本無脈動，直流回路呈現高阻抗。2）電路中開關器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側輸出電流為矩形波，并且與負載阻抗角無關。

51、而交流側輸出電壓波形和相位則因負載阻抗情況的不同而不同。3）當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流測電惑起緩沖無功能量的作用。因為反饋無功能量時直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開關器件反并聯二極管。從上述可得出直流邊電壓無脈動能輸出穩(wěn)定矩形波的電壓型逆變電路更適合本設計的需求。 電壓型逆變電路的原理如圖 2-16 所示，電壓型逆變電路的特點有：共四個橋臂，可看成兩個半橋電路組合而成。兩對橋臂交替導通 180。輸出電壓合電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高出一倍。圖 2-15 電流型逆變電路原理圖湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）361）純電阻負載時同單相半橋逆變電路相

52、比，在相同負載的情況下，其輸出電壓和輸出電流的幅值為單相半橋逆變電路的兩倍。2）電感負載時0t4， /2t3 4 期間，、導通起負載電流續(xù)流作sTsTsT1D4D用，在此期間、均不導通。1T4T 22somodTILdtdiLU3）阻感負載時RL0t 期間，和有驅動信號，電流為負值，和不導通，1T4TOi1T4T、導通起負載電流續(xù)流作用， =+。1D4D0udUt 期間，為正值，和才導通。Oi1T4Tt+ 期間，和有驅動信號，由于電流為負值，、不2T3TOi2T3T導通，、導通起負載電流續(xù)流作用，= 。2D3D0udU+t2 期間，和才導通。2T3T 脈寬調制（PWM）型逆變電路圖 2-16

53、電壓型逆變電路原理圖（a） 電壓型逆變電路（b） 電壓型逆變電路波形圖湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36逆變器是將直流變?yōu)槎l定壓或調頻調壓交流電的變換器，傳統(tǒng)方法是利用晶閘管組成的方波逆變電路實現，但由于其含有較大成分低次諧波等缺點，近十余年來，由于電力電子技術的迅速發(fā)展，全控型快速半導體器件 BJT，IGBT，GTO 等的發(fā)展和 PWM 的控制技術的日趨完善，使 SPWM 逆變器得以迅速發(fā)展并廣泛使用。PWM 控制技術是利用半導體開關器件的導通與關斷把直流電壓變成電壓脈沖列，并通過控制電壓脈沖寬度和周期以達到變壓目的或者控制電壓脈沖寬度和脈沖列的周期以達到變壓變頻目的的一種控制技

54、術，SPWM 控制技術又有許多種，并且還在不斷發(fā)展中，但從控制思想上可分為四類，即等脈寬 PWM 法，正弦波 PWM 法（SPWM 法），磁鏈追蹤型 PWM 法和電流跟蹤型PWM 法，其中利用 SPWM 控制技術做成的 SPWM 逆變器具有以下主要特點：（1）逆變器同時實現調頻調壓，系統(tǒng)的動態(tài)響應不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數的影響。（2）可獲得比常規(guī)六拍階梯波更接近正弦波的輸出電壓波形，低次諧波減少，在電氣傳動中，可使傳動系統(tǒng)轉矩脈沖的大大減少，擴大調速范圍，提高系統(tǒng)性能。（3）組成變頻器時，主電路只有一組可控的功率環(huán)節(jié)，簡化了結構，由于采用不可控整流器，使電網功率因數接近于 1，且與輸出電壓大

55、小無關。1. PWM 控制的基本原理在采樣控制理論中有一個重要的結論：沖量（脈沖的面積）相等而形狀不同窄脈沖（如圖 2-17 所示），分別加在具有慣性環(huán)節(jié)的輸入端，器輸出響應波形基本相同，也就是說盡管脈沖形狀不同，但只要脈沖的面積相等，其作用效果基本相同。這就是 PWM控制的重要理論依據。如圖 2-18 所示，一個正弦半波完全可以用等幅不等寬的脈沖列來等效，但必須做到正弦半波所等分的 6 塊陰影面積與相對應的 6 個脈沖列的陰影面積相等，圖 2-17 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖(a)(b)(c)湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）36其作用效果就基本相同，對于正弦波的負半周，用同樣方法

56、可得到 PWM 波形來取代正弦負半波。在 PWM 波形中，各脈沖的幅值都是相等的，若要改變輸出電壓等效正弦波的幅值，只要安同一比例改變脈沖列中各脈沖的寬度即可。所以 Ud直流電源采用不可控整流電路獲得，不但使電路輸入功率因數接近與 1，而且整個裝置控制簡單，可靠性高。下面分別介紹單相 PWM 型變頻器電路的控制方法與工作原理。電路如圖 2-19 所示，采用 IGBT 作為逆變電路的自關斷開關器件。設負載為電感性，控制方法可以有單極性與雙極性兩種。極性下面謹單 PWM 控制方式原理做介紹。圖 2-18 PWM 控制的基本原理示意圖(a)(b)圖 2-19 單相橋式 PWM 變頻電路湖南鐵道職業(yè)技

57、術學院學生畢業(yè)設計（論文）361) 單極性 PWM 控制方式工作原理按照 PWM 控制的基本原理，如果給定了正弦波頻率、幅值和半個周期內的脈沖個數，PWM 波形各脈沖的寬度和間隔就可以準確地計算出來。依據計算結果來控制逆變電路中各個開關器件的通斷，就可以得到所需要的 PWM 波形，但是這種計算很繁瑣，較為實用的方法是采用調制控制，如圖 2-20 所示，把所希望輸出的正弦波作為調制信號 ur，把接受調制的等腰三角波作為載波信號 uc。對逆變橋 V1V4 的控制方法如下：當 ur 正半周時，讓 V1 一直保持通態(tài)，V2 保持斷態(tài)。在 ur與 uc正極性三角波交點處控制 V4 的通斷，在 uruc各

58、區(qū)間，控制 V4 為通態(tài)，輸出負載電壓 u0=Ud。在 uruc區(qū)間，控制 V4 為斷態(tài)，輸出負載電壓 u0=0，此時負載電流可以經過 VD3 與 V1 續(xù)流。當 ur負半周時，讓 V2 一直保持通態(tài)，V1 保持斷態(tài)。在 ur與 uc負極性三角波交點處控制 V3 的通斷。在 uruc各區(qū)間，控制 V3 為斷態(tài)，輸出負載電壓 u0=0，此時負載電流可以經過 VD4 與 V2 續(xù)流。逆變電路輸出的 u0為 PWM 波形，如圖 2-20 所示，u0f為 u0的基波分量。由于在這種控制方式中的 PWM 波形只能在一個方向變化，故稱為單極性 PWM 控制方式。圖 2-20 單極性 PWM 控制方式原理波

59、形湖南鐵道職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）362、PWM 變頻電路的調制控制方式在 PWM 變頻器中，載波頻率 fc 與調制信號頻率 fr 之比稱為載波比，即 N=fc/fr。根據載波和調制信號波是否同步，PWM 逆變電路有異步和同步調制兩種控制方式，現在分別介紹如下：（1） 異步調制控制方式當載波比 N 不是 3 的整數倍時，載波與調制信號波就存在不同步的調制，就是異步調制三相 PWM，如 fc=10fr，載波比 N=10，不是 3 的整倍數。在異步調制控制方式中，通常 fc 固定不變，逆變輸出電壓頻率的調節(jié)是通過改變 fr 的大小來實現的，所以載波比 N 也隨時跟著變化，就難以同步。異步調

60、制控制方式的特點是： 控制相對簡單。 在調制信號的半個周期內，輸出脈沖的個數不固定，脈沖相位也不固定，正負半周的脈沖不對稱，而且半周期內前后 1/4 周期的脈沖也不對稱，輸出波形就偏離了正弦波。載波比 N 愈大，半周期內調制的 PWM 波形脈沖數就愈多，正負半周不對稱和半周內前后 1/4 周期脈沖不對稱的影響就愈大，輸出波形愈接近正弦波。所以在采用異步調制控制方式時，要盡量提高載波頻率 fc，使不對稱的影響盡量減少，輸出波形接近正弦波。（2） 同步調制控制方式在同步調制控制方式中，通常保持載波比 N 不變，保持同步調制不變。同步調制控制方式的特點是：控制相對較復雜，通常采用微機控制。在調制信號