正弦脈沖寬度調(diào)制SPWM的實(shí)現(xiàn)有多種方法。SPWM控制方法從采用模擬電路到全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化的實(shí)時(shí)在線的SPWM信號(hào)輸出，對(duì)于不同的波形，其調(diào)制處理芯片的算法、頻率輸出范圍、波形產(chǎn)生機(jī)理等方面有很大的不同。本文首先介紹了SPWM原理，其次闡述了spwm控制的基本原理，最后詳細(xì)的介紹了spwm控制方法，具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下。

SPWM原理

正弦PWM的信號(hào)波為正弦波，就是正弦波等效成一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，其脈沖寬度是由正弦波和三角波自然相交生成的。正弦波波形產(chǎn)生的方法有很多種，但較典型的主要有：對(duì)稱規(guī)則采樣法、不對(duì)稱規(guī)則采樣法和平均對(duì)稱規(guī)則采樣法三種。第一種方法由于生成的PWM脈寬偏小，所以變頻器的輸出電壓達(dá)不到直流側(cè)電壓的倍;第二種方法在一個(gè)載波周期里要采樣兩次正弦波，顯然輸出電壓高于前者，但對(duì)于微處理器來(lái)說(shuō)，增加了數(shù)據(jù)處理量當(dāng)載波頻率較高時(shí)，對(duì)微機(jī)的要求較高;第三種方法應(yīng)用最為廣泛的，它兼顧了前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。SPWM雖然可以得到三相正弦電壓，但直流側(cè)的電壓利用率較低，最大是直流側(cè)電壓的倍，這是此方法的最大的缺點(diǎn)。

SPWM法是一種比較成熟的、目前使用較廣泛的PWM法。SPWM就是以采樣控制理論中的沖量等效原理為理論依據(jù)的(沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同)。用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過(guò)改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。

在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如把各輸出波形用傅氏變換分析，則其低頻特性非常接近，僅在高頻段略有差異。這一結(jié)論是PWM控制的重要理論基礎(chǔ)。將正弦半波看成由N個(gè)彼此相聯(lián)的脈沖組成的波形。這些脈沖寬度相等，但幅度不等，且脈沖的頂部為曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果將上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積相等。像這種脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的波形即為SPWM波形。

軟件控制法是由微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)SPWM控制的方法，是目前經(jīng)常采用的一種方法。根據(jù)其軟件化方法的不同，有如下幾種

1、表格法(又稱ROM法)：

這種方法是預(yù)先將SPWM波的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)并存入ROM中，然后根據(jù)調(diào)頻指令再將這些數(shù)據(jù)順序取出，由輸出口輸出來(lái)控制逆變器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。表格法的缺點(diǎn)是占用大量的內(nèi)存，且無(wú)實(shí)時(shí)處理功能

2、隨時(shí)計(jì)算法(又稱RAM法)：

這種方法的特點(diǎn)是在ROM中預(yù)先存儲(chǔ)一個(gè)單位基準(zhǔn)正弦波，運(yùn)行時(shí)，根據(jù)指令值的要求，按不同載波比和調(diào)幅比的要求，計(jì)算出一個(gè)周期的開(kāi)關(guān)模式和開(kāi)關(guān)模式保持的時(shí)間值，寫入RAM1中。一旦計(jì)算結(jié)束，就把RAM1的數(shù)據(jù)輸出。在RAMl的數(shù)據(jù)輸出期間，如

指令值發(fā)生了新的變化，則開(kāi)始重新計(jì)算，但將計(jì)算結(jié)果寫入RAM2中。寫入RAM2的操作一旦結(jié)束，就轉(zhuǎn)為將RAM2的數(shù)據(jù)輸出。再有新的指令值時(shí)，則將計(jì)算結(jié)果寫入RAM1中。如此輪流地使用兩個(gè)RAM。這種方法雖然不必使用大量的ROM，但也沒(méi)有實(shí)時(shí)處理功能，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間較慢。

3、實(shí)時(shí)計(jì)算法：

實(shí)時(shí)計(jì)算要有數(shù)學(xué)模型。建立數(shù)學(xué)模型的方法有許多種，如等效面積法、自然采樣法和規(guī)則采樣法。而規(guī)則采樣法中又有對(duì)稱規(guī)則采樣法與不對(duì)稱規(guī)則采樣法。

(1)等效面積法：

其生成原理就是按面積相等的原則構(gòu)成與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形。根據(jù)已知數(shù)據(jù)和正弦數(shù)值可以依次算出每個(gè)脈沖的寬度。這是實(shí)時(shí)控制中最簡(jiǎn)單的算法。

SPWM的基本原理是通過(guò)比較一個(gè)參考正弦波信號(hào)和一個(gè)三角波信號(hào)的相位，調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度和頻率，控制電壓的大小和形狀。具體來(lái)說(shuō)，SPWM的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

生成參考正弦波信號(hào)，它通常是由一個(gè)振蕩器產(chǎn)生的，頻率和幅值可以根據(jù)需要調(diào)節(jié);

生成三角波信號(hào)，其頻率通常要比參考正弦波信號(hào)高，并且振幅為一定值;

將參考正弦波信號(hào)與三角波信號(hào)進(jìn)行比較，得到一個(gè)比較結(jié)果;

根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度和頻率，使其接近參考正弦波信號(hào)，從而控制輸出電壓的大小和形狀。

SPWM控制的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓質(zhì)量高、諧波小、效率高，適用于需要高精度控制的場(chǎng)合。常見(jiàn)的應(yīng)用包括交流電機(jī)控制、逆變器控制、電力變換器、UPS、電力電子電源等領(lǐng)域。

雙極性spwm工作原理

雙極性SPWM是一種常用的SPWM控制方式，其工作原理是在SPWM的基礎(chǔ)上增加一個(gè)負(fù)半周期的正弦波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)正負(fù)極性的控制。在雙極性SPWM控制下，輸出電壓可以在正半周和負(fù)半周分別進(jìn)行控制，從而提高了電機(jī)控制的精度和靈活性。

雙極性SPWM控制的基本原理與普通SPWM控制相似，其主要過(guò)程包括：

產(chǎn)生參考正弦波信號(hào)和三角波信號(hào);

通過(guò)比較參考正弦波信號(hào)和三角波信號(hào)，產(chǎn)生PWM信號(hào);

根據(jù)PWM信號(hào)調(diào)節(jié)輸出電壓。

不同之處在于，雙極性SPWM控制中，正半周和負(fù)半周的PWM信號(hào)是分開(kāi)生成的。具體過(guò)程如下：

產(chǎn)生參考正弦波信號(hào)和三角波信號(hào);

將參考正弦波信號(hào)分別與正三角波和負(fù)三角波進(jìn)行比較，分別得到正半周和負(fù)半周的PWM信號(hào);

根據(jù)PWM信號(hào)調(diào)節(jié)輸出電壓。

在雙極性SPWM控制中，正半周和負(fù)半周的PWM信號(hào)可以分別調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的電機(jī)控制。雙極性SPWM控制常用于交流電機(jī)控制、逆變器控制、UPS等領(lǐng)域。

spwm和pwm區(qū)別

SPWM和PWM都是常用的脈寬調(diào)制技術(shù)，其基本原理是通過(guò)控制輸出信號(hào)的脈沖寬度和頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和電流的調(diào)節(jié)。它們的區(qū)別主要在于：

調(diào)制信號(hào)的形式不同：SPWM的調(diào)制信號(hào)是正弦波，而PWM的調(diào)制信號(hào)通常是方波或鋸齒波;

輸出波形的質(zhì)量不同：由于SPWM的調(diào)制信號(hào)是正弦波，因此輸出波形的質(zhì)量更高，諧波更少，適用于高精度控制的場(chǎng)合;而PWM的調(diào)制信號(hào)是方波或鋸齒波，輸出波形的質(zhì)量較差，諧波較多，但是控制簡(jiǎn)單、成本低、效率高;

應(yīng)用場(chǎng)合不同：由于SPWM適用于高精度控制的場(chǎng)合，常用于交流電機(jī)控制、逆變器控制、電力變換器、UPS等領(lǐng)域;而PWM則廣泛應(yīng)用于調(diào)光、電源開(kāi)關(guān)控制、直流電機(jī)控制等領(lǐng)域。

總之，SPWM和PWM都是常用的脈寬調(diào)制技術(shù)，根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的調(diào)制方式，以實(shí)現(xiàn)更好的控制效果。