無刷直流電機驅(qū)動按驅(qū)動波形分，有方波驅(qū)動和正弦驅(qū)動。其中正弦驅(qū)動不但可實現(xiàn)直流無刷電機的高效率運行，還可實現(xiàn)無脈動的轉(zhuǎn)矩輸出，但控制過程比較復(fù)雜。同時該方法又分為SPWM和SVPWM(空間矢量PWM)兩種方式。本文就來介紹這兩種控制方法。

SPWM與SVPWM所謂SPWM，就是在PWM的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。它廣泛地用于直流交流逆變器等，比如高級一些的UPS就是一個例子。三相SPWM是使用SPWM模擬市電的三相輸出，在變頻器領(lǐng)域被廣泛的采用。SPWM(Sinusoidal PWM)法是一種比較成熟的，目前使用較廣泛的PWM法。前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(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)上時，其效果基本相同。

SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，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。SVPWM的主要思想是以三相對稱正弦波電壓供電時三相對稱電動機定子理想磁鏈圓為參考標準，以三相逆變器不同開關(guān)模式作適當?shù)那袚Q，從而形成PWM波，以所形成的實際磁鏈矢量來追蹤其準確磁鏈圓。傳統(tǒng)的SPWM方法從電源的角度出發(fā)，以生成一個可調(diào)頻調(diào)壓的正弦波電源，而SVPWM方法將逆變系統(tǒng)和異步電機看作一個整體來考慮，模型比較簡單，也便于微處理器的實時控制。SPWM與SVPWM的原理SPWM原理正弦PWM的信號波為正弦波，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：對稱規(guī)則采樣法、不對稱規(guī)則采樣法和平均對稱規(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不到直流側(cè)電壓的倍;第二種方法在一個載波周期里要采樣兩次正弦波，顯然輸出電壓高于前者，但對于微處理器來說，增加了數(shù)據(jù)處理量當載波頻率較高時，對微機的要求較高;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。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。SVPWM原理電壓空間矢量PWM(SVPWM)的出發(fā)點與SPWM不同，SPWM調(diào)制是從三相交流電源出發(fā)，其著眼點是如何生成一個可以調(diào)壓調(diào)頻的三相對稱正弦電源。而SVPWM是將逆變器和電動機看成一個整體，用八個基本電壓矢量合成期望的電壓矢量，建立逆變器功率器件的開關(guān)狀態(tài)，并依據(jù)電機磁鏈和電壓的關(guān)系，從而實現(xiàn)對電動機恒磁通變壓變頻調(diào)速。若忽略定子電阻壓降，當定子繞組施加理想的正弦電壓時，由于電壓空間矢量為等幅的旋轉(zhuǎn)矢量，故氣隙磁通以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)，軌跡為圓形。

SVPWM比SPWM的電壓利用率高15%，這是兩者最大的區(qū)別，但兩者并不是孤立的調(diào)制方式，典型的SVPWM是一種在SPWM的相調(diào)制波中加入了零序分量后進行規(guī)則采樣得到的結(jié)果，因此SVPWM有對應(yīng)SPWM的形式。反之，一些性能優(yōu)越的SPWM方式也可以找到對應(yīng)的SVPWM算法，所以兩者在諧波的大致方向上是一致的，只不過SPWM易于硬件電路實現(xiàn)，而SVPWM更適合于數(shù)字化控制系統(tǒng)。

逆變主電路采用的智能功率模塊不僅使電路結(jié)構(gòu)簡單，而且使得出現(xiàn)的浪涌電壓、門極振蕩、噪聲引起的干擾等問題能有效得到控制。三相逆變電路SPWM控制方法，利用專用SPWM產(chǎn)生器和單片機構(gòu)成逆變器的控制系統(tǒng)，設(shè)計簡單，控制電路使用器件少，因而可降低成本、提高可靠性。SPWM逆變(正弦脈寬調(diào)制逆變) 是一種將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的技術(shù)，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度來模擬正弦波形的輸出電壓或電流。其核心原理是通過對高頻載波信號(如三角波)與低頻正弦調(diào)制波進行比較，生成一系列寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖信號，從而在濾波后得到近似正弦波的交流電。

關(guān)鍵原理調(diào)制方式正弦調(diào)制波：目標輸出的低頻正弦波形。載波信號：高頻三角波或鋸齒波。通過比較兩者的交點確定開關(guān)器件的通斷時刻，生成SPWM脈沖序列。脈沖寬度控制：正弦波的幅值越大，生成的脈沖寬度越寬;反之越窄。輸出的基波頻率由正弦調(diào)制波的頻率決定。濾波：通過電感、電容等濾波電路濾除高頻諧波，保留正弦基波。優(yōu)點，輸出質(zhì)量高：接近理想正弦波，諧波含量低。控制靈活：可通過調(diào)節(jié)調(diào)制波幅值、頻率實現(xiàn)調(diào)壓和變頻。適用性廣：適用于電機驅(qū)動、并網(wǎng)逆變器、UPS等場景。

缺點，開關(guān)損耗：高頻開關(guān)導(dǎo)致器件損耗，需優(yōu)化散熱設(shè)計。低頻性能：在極低頻率時，脈沖數(shù)減少，波形質(zhì)量下降。典型應(yīng)用，光伏/風電逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換為工頻交流并入電網(wǎng)。變頻器：驅(qū)動交流電機調(diào)速(如空調(diào)、電動汽車)。不間斷電源(UPS)：提供穩(wěn)定正弦波輸出。三次諧波注入SPWM：提升直流電壓利用率?？臻g矢量PWM(SVPWM)：優(yōu)化開關(guān)序列，降低損耗。多電平逆變器：減少諧波，適用于高壓大功率場景。SPWM是電力電子領(lǐng)域的經(jīng)典技術(shù)，為實現(xiàn)高效、可控的能源轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)支撐。

隨著社會發(fā)展，越是信息化、現(xiàn)代化，就越依賴于電力，突然斷電會給人們正常的生活秩序和學(xué)習帶來影響，尤其對于生產(chǎn)、生活中特別重要的負荷，一旦中斷供電，將會造成重大的經(jīng)濟損失。應(yīng)急電源產(chǎn)品已成為很多重要場所必不可少的重要設(shè)備，也是能夠最有效地解決停電事故和電力質(zhì)量不穩(wěn)定等問題的有效途徑，而逆變電路是應(yīng)急電源的重要組成部分。逆變電路在應(yīng)急電源中的作用是當市電斷電或發(fā)生異常時，將蓄電池提供的直流電壓逆變?yōu)槿嘟涣麟娸敵觯员ＷC重要負荷或設(shè)備的正常運行。目前，逆變電源大多采用正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)，其控制電路大多采用模擬方法實現(xiàn)。模擬控制技術(shù)雖然已經(jīng)非常成熟，但存在很多缺點如：控制電路的元器件多，電路復(fù)雜，體積較大，靈活性不夠等。本文設(shè)計了一種全數(shù)字化的三相PWM逆變電源，利用專用SPWM波形發(fā)生器與單片機連接產(chǎn)生逆變驅(qū)動信號SPWM波，設(shè)計中選用了單片機C8051F020控制和MITEL公司的SA4828芯片作為波形發(fā)生器。

PWM(Pulse Width Modulation)控制技術(shù)就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形(含形狀和幅值)。面積等效原理是PWM技術(shù)的重要基礎(chǔ)理論。一種典型的PWM控制波形SPWM：脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化。而和正弦波等效的PWM波形稱為SPWM波。脈寬調(diào)制(PWM，Pulse Width Modulation)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。 [1]PWM是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。

開關(guān)電源一般都采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)，其特點是頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高。然而，由于其開關(guān)器件工作在高頻通斷狀態(tài)，高頻的快速瞬變過程本身就是一電磁騷擾(EMD)源，它產(chǎn)生的EMI信號有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度。若把這種電源直接用于數(shù)字設(shè)備，則設(shè)備產(chǎn)生的EMI信號會變得更加強烈和復(fù)雜。