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1、正弦半波通过调制技术产生SPWM波，SPWM波是一系列等幅不等宽系列脉冲,宽度按第五节脉冲调制方法脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟控制方脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中 脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广 泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极
2、的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模 拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的 控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结 合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压
3、在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有 效的技术。一、PWM基本思想PWM （Pulse Width Modulation）控制就是 脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效获得所需要的波形（波形含形状和幅值两部分）。PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。PWM的重要理论基础是面积等效原理，所谓的面积等效原理是包括冲量和效果，冲量 相等而形状不同的窄脉冲加在惯性环节时，其效果基本相同。冲量指的是窄脉冲的面积，效 果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。图5-22为常用
4、形状不同而冲量相同的各种窄脉冲，有矩形脉冲、三角形脉冲、正弦半波脉冲和单位脉冲函数。勿葩趣J踽b）三箭趣冲c:征養丰也踽审草妙冲函蠱正弦规率变化， 根据面积等效原理加在具有惯性环节的电路的时候，会产生等宽不等幅脉冲,幅度按正弦规率变化的正弦波。若要改变等效输出正弦波的幅值，只需要按同一比例改变各脉冲宽度就可以产生不同幅度波形。正弦半波通过调制技术产生SPWM波，SPWM波是一系列等幅不等宽系列脉冲,宽度按对于正弦波的负半周，采取同样的方法得到SPWM波形，因此一个完整周期正弦波等效的SPWM波如下图5-23所示，该图表示的是单极性SPWM波。根据面积等效原理，正弦波还可等效为图 5-24中的S
5、PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。这种波形又叫双 极性SPWM波。当输入电源是恒定直流时候讲产生的是等幅SPWM波，当输入电源是交流或不是恒定的直流的时候讲产生不等幅SPWM波。正弦半波通过调制技术产生SPWM波，SPWM波是一系列等幅不等宽系列脉冲,宽度按应用电压型逆变电路进行 进行PWM控制，得到的就是 波电路可以获得直流波形，而二、PWM控制方法PWM控制，得到的就是 PWM电压波。应用电流型逆变电路PWM电流波形。通过 PWM波可等效成各种波形，比如直流斩SPWM波电路可以获得正弦波形。1.等脉宽PWM法WVF(VariableVoltage Variable Frequen
6、cy )装置在早期是采 用 PAM(Pulse AmplitudeModulation )控制技术来实现的，其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压等脉宽PWM法正是为了克服 PAM法的这个缺点发展而来的，是PWM法中最为简单的一种它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为 PWM 波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改 变脉冲的宽度或占空比可以调压， 采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化.相对于 PAM法，该方法的优点是简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但同时也存在输出电压中 除基波外，还包含较大的谐波分量。2. 随机 PWM 法在上世纪 70 年代开始至上世纪 80 年代初，由
7、于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿 三极管，载波频率一般不超过5kHz, 电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注 .为求得改善， 随机 PWM 方法应运而生 .其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为 限带白噪声(在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的) ，尽管噪音的总分贝数未变， 但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱. 正因为如此，即使在IGBT 已被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机 PWM 仍然有其特殊的价值；另一 方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率，随机 PWM 技术正 是提供了一个分析，解决这种问题的全
8、新思路。3.SPWM 法SPWM(Sinusoidal PWM )法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的 PWM 法。前面提到 的采样控制理论中的一个重要结论： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时， 其效果基本相同 .SPWM 法就是以该结论为理论基础， 用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波 等效的 PWM 波形即 SPWM 波形控制逆变电路中开关器件的通断， 使其输出的脉冲电压的面 积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节 逆变电路输出电压的频率和幅值.该方法的实现有以下几种方案。4. 等面积法该方案实际上就是 SPWM 法原理的直接阐释，
9、用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序 列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式 生成 PWM 信号控制开关器件的通断， 以达到预期的目的 . 由于此方法是以 SPWM 控制的基本 原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的的波形很接近正弦波， 但其存在计算繁琐，数据占用内存大，不能实时控制的缺点。5. 硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的，其原理就是把所希望的波形作 为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的 PWM 波形 .通常 采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是
10、 SPWM 波形 .其实现方 法简单，可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路，用比较器来确定它们的交 点 ,在交点时刻对开关器件的通断进行控制，就可以生成SPWM 波.但是，这种模拟电路结构复杂，难以实现精确的控制。由于微机技术的发展使得用软件生成6. 软件生成法SPWM 波形变得比较容易， 因此， 软件生成法也就应运而生软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法，其有两种基本算法，即自然采样法和规则采样法。7. 规则采样法规则采样法是一种应用较广的工程实用方法，一般采用三角波作为载波其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断，从而实现
11、 SPWM法。当三角波只在其顶点（或底点）位置对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个载波周期（即采样周期）内的位置是对称的，这种方法称为对称规则采样当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个载波周期（此时为采样周期的两倍）内的位置一般并不对称， 这种方法称为非对称规则采样。规则采样法是对自然采样法的改进，其主要优点就是是计算简单，便于在线实时运算，其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦其缺点是直流电压利用率较低，线性控制范围较小。8. 线电压控制 PWM法前面所介绍的各种PWM控制方法用于三相逆变电路时，都是对三相输出
12、相电压分别进行控制的，使其输出接近正弦波，但是，对于像三相异步电动机这样的三相无中线对称负载，逆变器输出不必追求相电压接近正弦，而可着眼于使线电压趋于正弦因此，提出了线电压控制PWM，主要有以下两种方法。9. 单元脉宽调制法因为，三相对称线电压有Uuv+Uvw+Uwu=O 的关系，所以，某一线电压任何时刻都等于另外两个线电压负值之和.现在把一个周期等分为6个区间，每区间60对于某一线电压例如Uuv，半个周期两边 60区间用 Uuv本身表示，中间60区间用-（Uvw+Uwu ）表示，当将Uvw和Uwu 作同样处理时，就可以得到三相线电压波形只有半周内两边60间的两种波形形状，并且有正有负.把这样的电压波形作为脉宽调制的参考信号，载波仍用三角波，并把各区间的曲线用直线近似（实践表明，这样做引起的误差不大，完全可行），就可以得到线电压的脉冲波形，该波形是完全对称，且规律性很强，负半周是正半周相应脉冲列的反相，因此，只要半个周期两边60区间的脉冲列一经确定，线电压的调制脉冲波形就唯一地确定了.这个脉冲并不是开关器件的驱动脉冲信号，但由于已知三相线电压的脉冲工作模式，就可以确定开关器件的驱动脉冲信号了。该方法不仅能抑制较多的低次谐波，还可减小开关损耗和加宽线性控制区，同时还能带 来用微机控制的方便，但该方法只适用于异步电动机，应用范围较小。
