⑴ spwm脈沖信號的生成方法
SPWM(Sinusoidal PWM)法是一種比較成熟的、使用較廣泛的PWM法。沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時,其效果基本相同。SPWM法就是以該結論為理論基礎,用脈沖寬度按正弦規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區間內的面積相等,通過改變調制波的頻率和幅值則可調節逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。
所謂SPWM,就是在PWM的基礎上改變了調制脈沖方式,脈沖寬度時間占空比按正弦規律排列,這樣輸出波形經過適當的濾波可以做到正弦波輸出。它廣泛地用於直流交流逆變器等,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,在變頻器領域被廣泛的採用。
該方法的實現有以下幾種方案。
1.等面積法
該方案實際上就是SPWM法原理的直接闡釋,用同樣數量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波,然後計算各脈沖的寬度和間隔,並把這些數據存於微機中,通過查表的方式生成PWM信號控制開關器件的通斷,以達到預期的目的.由於此方法是以SPWM控制的基本原理為出發點,可以准確地計算出各開關器件的通斷時刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在計算繁瑣,數據佔用內存大,不能實時控制的缺點。
2.硬體調製法
硬體調製法是為解決等面積法計算繁瑣的缺點而提出的,其原理就是把所希望的波形作為調制信號,把接受調制的信號作為載波,通過對載波的調製得到所期望的PWM波形。通常採用等腰三角波作為載波,當調制信號波為正弦波時,所得到的就是SPWM波形。其實方法簡單,可以用模擬電路構成三角波載波和正弦調制波發生電路,用比較器來確定它們的交點,在交點時刻對開關器件的通斷進行控制,就可以生成SPWM波。但是,這種模擬電路結構復雜,難以實現精確的控制。
3.軟體生成法
由於微機技術的發展使得用軟體生成SPWM波形變得比較容易,因此,軟體生成法也就應運而生。軟體生成法其實就是用軟體來實現調制的方法,其有兩種基本演算法:即自然采樣法和規則采樣法.
(1)自然采樣法
以正弦波為調制波,等腰三角波為載波進行比較,在兩個波形的自然交點時刻控制開關器件的通斷,這就是自然采樣法.其優點是所得SPWM波形最接近正弦波,但由於三角波與正弦波交點有任意性,脈沖中心在一個周期內不等距,從而脈寬表達式是一個超越方程,計算繁瑣,難以實時控制。
(2)規則采樣法
規則采樣法是一種應用較廣的工程實用方法,一般採用三角波作為載波。其原理就是用三角波對正弦波進行采樣得到階梯波,再以階梯波與三角波的交點時刻控制開關器件的通斷,從而實現SPWM法.當三角波只在其頂點(或底點)位置對正弦波進行采樣時,由階梯波與三角波的交點所確定的脈寬,在一個載波周期(即采樣周期)內的位置是對稱的,這種方法稱為對稱規則采樣。當三角波既在其頂點又在底點時刻對正弦波進行采樣時,由階梯波與三角波的交點所確定的脈寬,在一個載波周期(此時為采樣周期的兩倍)內的位置一般並不對稱,這種方法稱為非對稱規則采樣。