SPWM調(diào)制算法與實(shí)現(xiàn)方法

1、SPW 調(diào)制算法與實(shí)現(xiàn)方法SPWM（ Sinu soidal Pulse Width Modulation）調(diào)制理論始于1975年， 近 年來，正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（簡稱為SPW技術(shù)）以其優(yōu)良的傳輸特性成為電力電子 裝置中調(diào)制技術(shù)的基本方式5。SPWI法就是以正弦波作為基準(zhǔn)波（調(diào)制波），用 一列等幅的三角波（載波）與基準(zhǔn)正弦波相交，由交點(diǎn)來確定逆變器的開關(guān)模式。 這樣產(chǎn)生的脈沖系列可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大為減小。同時(shí)，根據(jù)調(diào)制 波波形的不同，還可以派生出許多方法，但著眼點(diǎn)都在于如何使變頻器的輸出電壓 更好地獲得三相對稱的正弦波。1.兩種SPWI調(diào)制算法SPWI法的實(shí)現(xiàn)方式有多種，可以由模擬

2、或數(shù)字電路等硬件電路來實(shí)現(xiàn)，也可 以由微處理器運(yùn)用軟硬件結(jié)合的辦法來實(shí)現(xiàn)。用軟件來實(shí)現(xiàn)SPWI法，實(shí)現(xiàn)起來簡便，精度高，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛采用，此時(shí)所采用的采樣型SPW法，分為自然采樣法和規(guī)則采樣法。其中規(guī)則采樣法又有對稱規(guī)則采樣法與不對稱規(guī)則采樣法兩種。1.1對稱規(guī)則采樣法圖2所示的即為對稱規(guī)則采樣法。這種方法是由經(jīng)過采樣的正弦波（實(shí)際上 是階梯波）與三角波相交，由交點(diǎn)得出脈沖寬度。圖2對稱規(guī)則采樣法這種方法只在三角波的頂點(diǎn)位置對正弦波采樣形成階梯波。此階梯波與三角 波的交點(diǎn)所確定的脈寬在一個(gè)采樣周期內(nèi)的位置是對稱的。故稱為對稱規(guī)則采樣。由圖2得出脈沖寬度為:式中：為采樣點(diǎn)時(shí)刻由上式可知采樣點(diǎn)時(shí)

3、刻只與載波比N有關(guān)，與幅值調(diào)制比M無關(guān)，且，k=0,1,.,N-1。在對稱規(guī)則采樣的情況下，只需知道一個(gè)采樣點(diǎn)就可以確定出這個(gè)米樣周期內(nèi)的時(shí)間間隔和脈沖寬度的值。1.2不對稱規(guī)則采樣法如果既在三角波的頂點(diǎn)位置又在底點(diǎn)位置對正弦波進(jìn)行采樣，由采樣值形成 階梯波，則此階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的脈寬，在一個(gè)三角波的周期內(nèi)的位置 是不對稱的，如圖3所示。因此，這樣的采樣方法稱為不對稱規(guī)則采樣法。在對稱規(guī)則采樣中，實(shí)際的正弦波與三角載波的交點(diǎn)所確定的脈寬要比生成的PWM脈寬大，也就是說，變頻器的輸出電壓比正弦波與三角波直接比較生成PWM時(shí)輸出的電壓要低。而非對稱規(guī)則采樣法在一個(gè)載波周期里采樣兩次正弦波

4、數(shù)值， 該采樣值更真實(shí)地反映了實(shí)際的正弦波數(shù)值，其輸出電壓也比前者高。但是由于采 樣次數(shù)增大了一倍，也就增大了數(shù)據(jù)的處理量，當(dāng)載波頻率較高時(shí)，微處理器的運(yùn) 算速度將成為一個(gè)限制因素。當(dāng)然對于150MHZ勺可處理浮點(diǎn)運(yùn)算的DSP28335處理 器來說不對稱規(guī)則采樣的計(jì)算不成問題。從調(diào)制脈沖的極性看，PWM又可分為單極性與雙極性控制模式兩種。2.1單極性PW模式產(chǎn)生單極性PWM模式的基本原理如圖6.2所示。首先由同極性的三角波載波信號*。與調(diào)制信號Ur，比較(圖6.2(a)，產(chǎn)生單極性的PW脈沖(圖6.2(b);然后將單極性的PWN脈 沖信號與圖6.2(c)所示的倒相信號UI相乘，從而得到正負(fù)半波對稱的PWI脈沖信 號圖3不對稱規(guī)則采樣法由圖3可得脈沖寬度為:1十(或11砂+血絞tj,如圖6.2(d)所示雙極性PWM模式雙極性PWM控制模式采用的是正負(fù)交變的雙極性三角載波與調(diào)制波，如圖6.3所示，可通過ut與ur，的比較直接得到雙極性的PWM脈沖，而不需要 倒相電路。ud本次課程設(shè)計(jì)在完成實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)單極性調(diào)制的輸出波形在過