SPWM原理

在進行脈寬調製時，使脈衝系列的占空比按正弦規律來安排。當正弦值為最大值時，脈衝的寬度也最大，而脈衝間的間隔則最小，反之，當正弦值較小時，脈衝的寬度也小，而脈衝間的間隔則較大，這樣的電壓脈衝系列可以使負載電流中的高次諧波成分大為減小，稱為正弦波脈寬調製。

基本介紹

• 中文名：SPWM原理
• 適用領域：電動機調速和閥門控制
• 雙極性SPWM法：調製波和載波
• 三相SPWM是：三相輸出

原理簡介

PWM的全稱是Pulse Width Modulation（脈衝寬度調製），它是通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓。廣泛的用於電動機調速和閥門控制，比如我們現在的電動車電機調速就是使用這種方式。

所謂SPWM，就是在PWM的基礎上改變了調製脈衝方式，脈衝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。它廣泛的用於直流-交流(DC-AC)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。

具體方法

電動機調速和閥門控制

(1)調製波和載波：曲線①是正弦調製波，其周期決定於需要的調頻比kf，振幅值決定於ku,曲線②是採用等腰三角波的載波，其周期決定於載波頻率，振幅不變，等於ku=1時正弦調製波的振幅值，每半周期內所有三角波的極性均相同(即單極性)。

調製波和載波的交點，決定了SPWM脈衝系列的寬度和脈衝的間隔寬度，每半周期內的脈衝系列也是單極性的。

(2)單極性調製的工作特點：每半個周期內，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈衝系列的規律時通時斷地工作，另一個完全截止；而在另半個周期內，兩個器件的工況正好相反，流經負載ZL的便是正、負交替的交變電流。

雙極性SPWM法

(1)調製波和載波：

調製波仍為正弦波，其周期決定於kf，振幅決定於ku,中曲線①，載波為雙極性的等腰三角波，其周期決定於載波頻率，振幅不變，與ku=1時正弦波的振幅值相等。

調製波與載波的交點決定了逆變橋輸出相電壓的脈衝系列，此脈衝系列也是雙極性的，但是，由相電壓合成為線電壓(uab=ua-ub;ubc=ub-uc;uca=uc-ua)時，所得到的線電壓脈衝系列卻是單極性的。

(2)雙極性調製的工作特點：逆變橋在工作時，同一橋臂的兩個逆變器件總是按相電壓脈衝系列的規律交替地導通和關斷，毫不停息，而流過負載ZL的是按線電壓規律變化的交變電流。

具體套用

SA8281型SPWM波發生器原理及在變頻器中的套用

脈寬調製技術通過一定的規律控制開關元件的通斷，來獲得一組等幅而不等寬的矩形脈衝波形，用以近似正弦電壓波形。脈寬調製技術在逆變器中的套用對現代電力電子技術。現代調速系統的發展起到極大的促進作用。

近幾年來，由於場控自關斷器件的不斷湧現，相應的高頻SPWM(正弦脈寬調製)技術在電機調速中得到了廣泛套用。SA8281是MITEL公司推出的一種用於三相SPWM波發生和控制的積體電路，它與微處理器接口方便，內置波形ROM及相應的控制邏輯，設定完成後可以獨立產生三相PWM波形，只有當輸出頻率或幅值等需要改變時才需微處理器的干預，微處理器只用很少的時間控制它，因而有能力進行整個系統的檢測。保護和控制等。基於SA8281和89C52的變頻器具有電路簡單。功能齊全。性能價格比高。可靠性好等優點。

實施要求

(1)必須實時地計算調製波(正弦波)和載波(三角波)的所有交點的時間坐標，根據計算結果，有序地向逆變橋中各逆變器件發出“通”和“斷”的動作指令。

(2)調節頻率時，一方面，調製波與載波的周期要同時改變(改變的規律本文不作介紹)；另一方面，調製波的振幅要隨頻率而變，而載波的振幅則不變，所以，每次調節後，所有交點的時間坐標都必須重新計算。

要滿足上述要求，只有在計算機技術取得長足進步的20世紀80年代才有可能，同時，又由於大規模積體電路的飛速發展，迄今，已經有能夠產生滿足要求的SPWM波形的專用積體電路了。