正弦波脉宽调制(SPWM)技术

1. PWM调制原理
以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrier wave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulation wave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。

    按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidal pulse width modulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。
    2. SPWM控制方式
    如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。

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如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式。本文来自www.eadianqi.com

    规则采样法原理
    三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc
    自然采样法中，脉冲中点不和三角波一周期的中点（即负峰点）重合
    规则采样法使两者重合，每个脉冲的中点都以相应的三角波中点为对称，使计算大为简化
    在三角波的负峰时刻tD对正弦信号波采样得D点，过 D作水平直线和三角波分别交于A、B点，在A点时刻 tA和B点时刻 tB控制开关器件的通断

脉冲宽度d 和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近本文来自www.eadianqi.com

    根据上述采样原理和计算公式，可以用计算机实时控制产生SPWM波形。
    规则采样法容易实现控制线性度好，但是电压利用率低（输出电压的有效值只有进线电压的0.864倍）现在常用的，是三次谐波注入法是在正弦调制波上叠加3的整数倍的谐波作为调制波。之所以添加3的整数倍的谐波，利用一个事实变频器输出的三相线电压相位差是120度，即使输出线电压中3的整数倍数次的谐波相互抵消了。以3次谐波为例调制比和输出电压仍为线性，m=1.2时电压利用率提高了20%，m大于1.2时控制规律不是线性。
    4．PWM调制方法

    载波比——载波频率 fc与调制信号频率 fr 之比N，既 N = fc / fr
    根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制。
    （1）异步调制
    异步调制——载波信号和调制信号不同步的调制方式。
    通常保持 fc 固定不变，当 fr 变化时，载波比 N 是变化的；
    在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称；
    （2）同步调制
    同步调制——N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。
    基本同步调制方式，fr 变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定；
    三相电路中公用一个三角波载波，且取 N 为3的整数倍，使三相输出对称；
    （3）分段同步调制自动控制网www.eadianqi.com版权所有
    把 fr 范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段N不同；
    在 fr 高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高；
    在 fr 低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低；