1.1.4 矩形波

在電力電子電路中，矩形波常用來表示功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制信號。圖1.8顯示了分別受控于矩形波脈沖發(fā)生器的三個雙向開關(guān)，控制負(fù)載電阻電流。其中，三個矩形波信號發(fā)生器VSQ1、VSQ2和VSQ3，可通過順序單擊菜單Element→Sources→Voltage→Square實現(xiàn)。在矩形波信號發(fā)生器與雙向開關(guān)SS1、SS2、SS3之間各自設(shè)置了一個開關(guān)控制器ON1、ON2和ON3，這三個開關(guān)控制器是開關(guān)控制信號與開關(guān)控制端的信號隔離器，在模型電路上表示弱電控制信號與強電開關(guān)之間的電氣隔離。開關(guān)控制器通過順序單擊菜單Element→Other→Switch Controller→On-Off Controller選擇。

在圖1.8中，VDC1=336V，R1=R2=R3=3.36Ω，開關(guān)控制器無須參數(shù)設(shè)置。VSQ1、VSQ2和VSQ3的參數(shù)包括峰峰值Vpeak-peak、頻率Frequency、占空比Duty Cycle、直流偏置DC Offset、起始時間Tstart和相位延遲Phase Delay。

●占空比：一個矩形波邏輯信號的高電平時間與信號周期之比；常用符號δ表示，0≤δ≤100%，Duty Cycle=0.5。

●相位延遲：將信號的一個周期與正弦波的360°對應(yīng)；如果Phase Delay=90°，相當(dāng)于信號的相位滯后90°，也就是延后了1/4周期；如果Phase Delay=180°，相當(dāng)于信號的相位滯后180°，也就是延后了1/2周期；VSQ1、VSQ2和VSQ3的相位延遲分別設(shè)置為0°、90°和180°。

圖1.9顯示了負(fù)載電阻R1、R2和R3的電壓曲線。三個電阻電壓的幅值和周期相同，分別為336V和0.2s，占空比均為50%。然而，這三個電壓信號的相位不同，Ur2和Ur3分別比Ur1在相位上滯后了90°和180°。Ur1、Ur2和Ur3對應(yīng)的矩形波曲線分別被稱為左邊沿、中心對稱和右邊沿矩形波。

如果一個頻率恒定的矩形波信號的峰峰值為Y_p-p，占空比為δ，那么該矩形波信號的平均值Y_ave為

其有效值Y_rms為

這樣，圖1.9所示的三個電壓矩形波的平均值和有效值分別為118V和238V，它們與信號的頻率或周期沒有數(shù)值關(guān)系。