SPWM調制算法與實現方法

SPWM調制算法與實現方法SPWM（SinusoidalPulseWidthModulation）調制理論始于1975年，近年來，正弦脈寬調制技術（簡稱為SPWM技術）以其優(yōu)良的傳輸特性成為電力電子裝置中調制技術的基本方式［5］。SPWM法就是以正弦波作為基準波（調制波），用一列等幅的三角波（載波）與基準正弦波相交，由交點來確定逆變器的開關模式。這樣產生的脈沖系列可以使負載電流中的高次諧波成分大為減小。同時，根據調制波波形的不同，還可以派生出許多方法，但著眼點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SPWM調制算法SPWM法的實現方式有多種，可以由模擬或數字電路等硬件電路來實現，也可以由微處理器運用軟硬件結合的辦法來實現。用軟件來實現SPWM法，實現起來簡便，精度高，現在已經被廣泛采用，此時所采用的采樣型SPWM法，分為自然采樣法和規(guī)則采樣法。其中規(guī)則采樣法又有對稱規(guī)則采樣法與不對稱規(guī)則米樣法兩種。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。這種方法是由經過采樣的正弦波（實際上是階梯波）與三角波相交，由交點得出脈沖寬度。圖2對稱規(guī)則米樣法這種方法只在三角波的頂點位置對正弦波采樣形成階梯波。此階梯波與三角波的交點所確定的脈寬在一個采樣周期TC內的位置是對稱的。故稱為對稱規(guī)則采樣。由圖2得出脈沖寬度為：t=—c(1+Msinwt)P2 e式中：t為采樣點時刻。e由上式可知采樣點時刻t只與載波比N有關，與幅值調制比M無關，且et=kT，k=0丄...,N-1。在對稱規(guī)則采樣的情況下，只需知道一個采樣點t就可e n e以確定出這個采樣周期內的時間間隔和脈沖寬度\的值。1.2不對稱規(guī)則采樣法如果既在三角波的頂點位置又在底點位置對正弦波進行采樣，由采樣值形成階梯波，則此階梯波與三角波的交點所確定的脈寬，在一個三角波的周期內的位置是不對稱的，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。由圖3可得脈沖寬度為：T Mt=—c[1+——(sin?t+sin?t)]p2 2 11 22/J在對稱規(guī)則采樣中，實際的正弦波與三角載波的交點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時輸出的電壓要低。而非對稱規(guī)則采樣法在一個載波周期里采樣兩次正弦波數值，該采樣值更真實地反映了實際的正弦波數值，其輸出電壓也比前者高。但是由于采樣次數增大了一倍，也就增大了數據的處理量，當載波頻率較高時，微處理器的運算速度將成為一個限制因素。當然對于150MHz的可處理浮點運算的DSP28335處理器來說不對稱規(guī)則采樣的計算不成問題。從調制脈沖的極性看，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u。與調制信號u,比較(圖6.2(a)),產生單極性的PWM脈沖(圖6.2(b))；t r然后將單極性的PWM脈沖信號與圖6.2(c)所示的倒相信號UI相乘，從而得到正負半波對稱的PWM脈沖信號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ut與u與調制波t，而不需要倒相