SPWM調(diào)制算法與實(shí)現(xiàn)方法

SPWM調(diào)制算法與實(shí)現(xiàn)方法SPWM（SinusoidalPulseWidthModulation）調(diào)制理論始于1975年，近年來(lái)，正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（簡(jiǎn)稱為SPWM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］。SPWM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(lái)確定逆變器的開(kāi)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(duì)稱的正弦波。1.兩種SPWM調(diào)制算法SPWM法的實(shí)現(xiàn)方式有多種，可以由模擬或數(shù)字電路等硬件電路來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)。用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)SPWM法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)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SPWM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(duì)稱規(guī)則采樣法與不對(duì)稱規(guī)則米樣法兩種。1.1對(duì)稱規(guī)則采樣法圖2所示的即為對(duì)稱規(guī)則采樣法。這種方法是由經(jīng)過(guò)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(duì)稱規(guī)則米樣法這種方法只在三角波的頂點(diǎn)位置對(duì)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TC內(nèi)的位置是對(duì)稱的。故稱為對(duì)稱規(guī)則采樣。由圖2得出脈沖寬度為：t=—c(1+Msinwt)P2 e式中：t為采樣點(diǎn)時(shí)刻。e由上式可知采樣點(diǎn)時(shí)刻t只與載波比N有關(guān)，與幅值調(diào)制比M無(wú)關(guān)，且et=kT，k=0丄...,N-1。在對(duì)稱規(guī)則采樣的情況下，只需知道一個(gè)采樣點(diǎn)t就可e n e以確定出這個(gè)采樣周期內(nèi)的時(shí)間間隔和脈沖寬度\的值。1.2不對(duì)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(duì)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(duì)稱的，如圖3所示。因此，這樣的采樣方法稱為不對(duì)稱規(guī)則采樣法。由圖3可得脈沖寬度為：T Mt=—c[1+——(sin?t+sin?t)]p2 2 11 22/J在對(duì)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(shuō)，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(duì)稱規(guī)則采樣法在一個(gè)載波周期里采樣兩次正弦波數(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(duì)于150MHz的可處理浮點(diǎn)運(yùn)算的DSP28335處理器來(lái)說(shuō)不對(duì)稱規(guī)則采樣的計(jì)算不成問(wèn)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PWM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(hào)u。與調(diào)制信號(hào)u,比較(圖6.2(a)),產(chǎn)生單極性的PWM脈沖(圖6.2(b))；t r然后將單極性的PWM脈沖信號(hào)與圖6.2(c)所示的倒相信號(hào)UI相乘，從而得到正負(fù)半波對(duì)稱的PWM脈沖信號(hào)u,如圖6.2(d)所示。d雙極性PWM模式雙極性(PWM控制u,如圖6.3雙極性PWM模式雙極性(PWM控制u,如圖6.3所示,r可通過(guò)ut與u與調(diào)制波t，而不需要倒相