正弦脈寬調(diào)制法(SPWM)是將每一正弦周期內(nèi)的多個脈沖作自然或規(guī)則的寬度調(diào)制，使其依次調(diào)制出相當于正弦函數(shù)值的相位角和面積等效于正弦波的脈沖序列，形成等幅不等寬的正弦化電流輸出。其中每周基波(正弦調(diào)制波)與所含調(diào)制輸出的脈沖總數(shù)之比即為載波比

由于全控型電力半導體器件的出現(xiàn)，不僅使得逆變電路的結構大為簡化，而且在控制策略上與晶閘管類的半控型器件相比，也有著根本的不同，由原來的相位控制技術改變?yōu)?a href="/tags/脈沖寬度" target="_blank">脈沖寬度控制技術，簡稱PWM技術。 PWM技術可以極其有效地進行諧波抑制，在頻率、效率各方面有著明顯的優(yōu)點使逆變電路的技術性能與可靠性得到了明顯的提高。采用PWM方式構成的逆變器，其輸入為固定不變的直流電壓，可以通過PWM技術在同一逆變器中既實現(xiàn)調(diào)壓又實現(xiàn)調(diào)頻。由于這種逆變器只有一個可控的功率級，簡化了主回路和控制回路的結構，因而體積小、質(zhì)量輕、可靠性高。又因為集調(diào)壓、調(diào)頻于一身，所以調(diào)節(jié)速度快、系統(tǒng)的動態(tài)響應好。此外，采用PWM技術不僅能提供較好的逆變器輸出電壓和電流波形，而且提高了逆變器對交流電網(wǎng)的功率因數(shù)。 把每半個周期內(nèi)，輸出電壓的波形分割成若干個脈沖，每個脈沖的寬度為每兩個脈沖間的間隔寬度為t2，則脈沖的占空比為Y。此時，電壓的平均值和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時，不改變直流電壓的幅值，而是改變輸出電壓脈沖的占空比，也同樣可以實現(xiàn)變頻也變壓的效果 [1]。

SPWM通過調(diào)制正弦波的寬度來生成PWM信號，常用于電機控制以實現(xiàn)平穩(wěn)效果，其原理基于面積等效。SPWM，即正弦脈沖寬度調(diào)制，是一種廣泛應用于電機驅(qū)動和逆變電源等領域的調(diào)制技術。它通過調(diào)制正弦波的寬度來生成具有特定波形的PWM信號，這種波形等效于正弦波，因此可以實現(xiàn)更平穩(wěn)的控制效果。SPWM的基本原理是面積等效原理，即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。在生成SPWM的過程中，通常采用兩種采樣方式：自然采樣法和規(guī)則采樣法。 采用自然采樣法和規(guī)則采樣法生成SPWM，單極性SPWM具有較低的高次諧波，并可調(diào)節(jié)電壓和頻率。自然采樣法是根據(jù)需要調(diào)制的正弦波與載波鋸齒波的交點來確定最終PWM脈沖的輸出時間寬度，從而生成SPWM波。SPWM波可以根據(jù)PWM的電壓極性分為單極性和雙極性。

我們可以觀察到，SPWM波呈現(xiàn)信號等幅、等周期但脈寬不等的脈沖序列特性。當調(diào)制波(即正弦波)的幅值發(fā)生變化時，SPWM脈沖信號的脈寬會相應調(diào)整，進而影響輸出電壓的大小。同時，若調(diào)制波的頻率發(fā)生改變，輸出信號的基波頻率也會隨之變化，從而實現(xiàn)了對電壓和頻率的雙重調(diào)控。值得注意的是，與雙極性SPWM相比，單極性SPWM在輸出電壓方面具有顯著優(yōu)勢，其高次諧波分量遠小于雙極性SPWM。 雙極性SPWM通過設置TIM定時器和調(diào)制比來生成不同占空比的正弦波形，并利用SPWM波表格生成軟件實現(xiàn)波形控制。

雙極性SPWM通過設置TIM定時器和調(diào)制比來生成不同占空比的正弦波形，并利用SPWM波表格生成軟件實現(xiàn)波形控制。雙極性SPWM波形的生成原理涉及多個環(huán)節(jié)。首先，通過計算設置TIM定時器的ARR寄存器的值，我們可以控制TIM定時器輸出波形的頻率，從而滿足所需的SPWM頻率。其次，需要設置調(diào)制比，即正弦波的幅值與載波(通常是鋸齒波)的幅值之比。接著，利用SPWM波表格生成軟件，我們可以預先生成正弦數(shù)據(jù)表。在實際的程序中，通過查表獲取CCR的值，進而生成具有不同占空比的波形。這些步驟共同構成了雙極性SPWM波形生成的基本原理。

PWM(Pulse Width Modulation)控制技術就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術，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技術的重要基礎理論。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，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。 [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。

開關電源一般都采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術，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)字設備，則設備產(chǎn)生的EMI信號會變得更加強烈和復雜。

控制方式就是對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形，也就是在輸出波形的半個周期中產(chǎn)生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少，按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實現(xiàn)晶體管或MOS管導通時間的改變，從而實現(xiàn)開關穩(wěn)壓電源輸出的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，脈沖寬度調(diào)制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，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。

隨著電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了多種脈沖寬度調(diào)制技術，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化，可以通過調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制充電電流的目的。PWM的特點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小，噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。

對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因，從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離，在接收端，通過適當?shù)腞C或LC網(wǎng)絡可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式?？刂频姆椒ㄓ袃纱罅髋桑耗M和數(shù)字。模擬的方法很簡單，生成正弦波和三角波，直接輸入比較器，產(chǎn)生高低電平控制管子開關。這個沒啥好說的，搭電路的事。數(shù)字則也分兩大流派，模擬模擬方法(兩個模擬不同意思)的有自然采樣法、規(guī)則采樣法、不對稱規(guī)則采樣法。自然采樣法是通過計算高頻三角載波與正弦調(diào)制波的交點來確定開關切換點，以求出相應的脈沖寬度，而生成 SPWM波形的。本質(zhì)上還是模擬那一套，不過由于脈寬計算公式是一個超越方程，采樣點不能預先確定，只能通過數(shù)值迭代求解，所以用的很少。

隨著工業(yè)自動化、智能制造等領域的不斷發(fā)展，SPWM控制技術也在不斷創(chuàng)新和完善。未來，SPWM控制技術將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

高精度化 ：隨著數(shù)字控制技術和傳感器技術的不斷進步，SPWM控制技術的精度將進一步提高。通過采用更高精度的傳感器和更先進的控制算法，可以實現(xiàn)對電機運行狀態(tài)的更精確監(jiān)測和控制。

智能化 ：人工智能技術的快速發(fā)展為SPWM控制技術的智能化提供了可能。未來，SPWM控制技術將更多地融入人工智能元素，如機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡等，以實現(xiàn)更智能的電機控制和優(yōu)化。

網(wǎng)絡化 ：隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術的普及，SPWM控制技術將更加注重網(wǎng)絡化。通過網(wǎng)絡連接，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控、故障診斷和預測性維護等功能，提高系統(tǒng)的可靠性和維護效率。

綠色化 ：在全球節(jié)能減排的背景下，綠色化成為SPWM控制技術的重要發(fā)展方向。通過優(yōu)化控制策略和算法，降低電機的能耗和排放，實現(xiàn)綠色制造和可持續(xù)發(fā)展。

集成化 ：隨著微電子技術和集成電路技術的不斷發(fā)展，SPWM控制技術的集成度將進一步提高。未來的SPWM控制系統(tǒng)將更加緊湊、輕便且易于安裝和維護。

綜上所述，SPWM控制技術作為一種先進的電機控制技術，在多個領域發(fā)揮著重要作用。通過不斷創(chuàng)新和完善，SPWM控制技術將朝著高精度化、智能化、網(wǎng)絡化、綠色化和集成化的方向發(fā)展，為工業(yè)自動化和智能制造等領域的發(fā)展提供更加堅實的技術支撐。