SPWM

单极性倍频spwm原理_单极性倍频SPWM调制的逆变电源系统详解

随着电力电子技术的发展，人们对逆变电源的要求也越来越高。在大功率逆变电源场合，流过主电路上的器件电流非常大，作为开关管的IGBT 上流过的电流可达几百安，所以一般所选的开关管容量比较大，这就导致调制时的开关频率不能过高。本文首先介绍了主电路与三环控制，其次介绍了单极性倍频SPWM调制，最后阐述了系统实验分析wNN，具体的跟随小编一起来了解一下。

一、主电路与三环控制逆变器主电路结构如图1所示，主电路采用全桥结构，输出端连接了LC 滤波器滤除高次谐波。开关管的驱动信号由三角波和正弦波比较匹配得到。

三环控制结构图如图2所示，由内到外分别为瞬时值电容电流环、瞬时值电压环和电压有效值环。其中：瞬时值电流环的主要作用是校正输出电压波形;瞬时值电压环主要作用是校正输出电压的相位，并提高系统的动态性能;电压有效值环的主要作用是使输出电压稳定在所需要的电压幅值。

电流瞬时值内环和电压瞬时值外环均采用P调节器，最外环电压有效值环采用PI 调节器。图3和图4 分别为采用三环控制的逆变电源系统从满载到空载和空载到满载的波形仿真图，图3中Uo为输出电流。由图3-4 可知，切载时电压幅值基本保持不变，说明系统具有较好的动态特性。

在常规SPMW波调制中，开关频率和输出脉冲频率是相等的，但是在大功率条件下，开关频率不能过高，原因主要：

①开关频率过高会导致开关损耗增大;

②会使开关管发热严重，长时间运行会损坏开关器件;

③开关频率过高，出现擎住效应的几率增大;

④大容量开关器件高速通断，会产生很高的电压尖峰，有可能造成开关管或其他元件被击

spwm原理

SPWM原理。

SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）是一种脉冲宽度调制技术，它可以将直流电压转换成交流电压。在现代电力电子技术中，SPWM已经被广泛应用于变频调速、逆变器、电力调制等领域。本文将介绍SPWM的原理及其在电力电子领域中的应用。

SPWM的原理非常简单，它通过控制脉冲的宽度来实现对输出电压的调节。在SPWM中，脉冲的宽度与输入信号的幅值成正比，通过不断改变脉冲的宽度，可以模拟出一个接近正弦波形的输出电压。这种方法可以有效地减小谐波含量，提高输出波形的质量。

在实际应用中，SPWM主要通过比较器和可编程逻辑器件来实现。首先，输入信号与一个三角波信号进行比较，得到一个脉冲信号。然后，通过改变比较器的阈值电压，可以控制脉冲的宽度，从而实现对输出电压的调节。这种方法不仅简单高效，而且可以实现高精度的输出波形控制。

SPWM在电力电子领域中有着广泛的应用。最典型的应用就是逆变器，逆变器可以将直流电压转换成交流电压，通过控制SPWM的脉冲宽度，可以实现对输出电压的调节。此外，SPWM还可以用于变频调速系统，通过改变输出电压的频率和幅值，可以实现对电机转速的精确控制。在电力调制领域，SPWM也可以实现对电力质量的提升，减小谐波含量，改善电网稳定性。

总的来说，SPWM是一种简单高效的脉冲宽度调制技术，它可以实现对输出波形的精确控制，减小谐波含量，提高电力质量。在现代电力电子技术中，SPWM已经成为了不可或缺的一部分，它在逆变器、变频调速、电力调制等领域发挥着重要作用。随着科技的不断发展，相信SPWM技术会有更广阔的应用前景。

SPWM与SVPWM之比较

一、 原理比较

SPWM

正弦PWM的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的.正弦波波形产生的方法有很多种,但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种.第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小,所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波,显然输出电压高于前者,但对于微处理器来说,增加了数据处理量当载波频率较高时,对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的,它兼顾了前两种方法的优点.

SPWM虽然可以得到三相正弦电压,但直流侧的电压利用率较低, 最大是直流侧电压的倍,这是此方法的最大的缺点.

SVPWM

电压空间矢量PWM(SVPWM)的出发点与SPWM不同,SPWM调制是从三相交流电源出发,其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源.而SVPWM是将逆变器和电动机看成一个整体,用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量,建立逆变器功率器件的开关状态,并依据电机磁链和电压的关系,从而实现对电动机恒磁通变压变频调速.若忽略定子电阻压降,当定子绕组施加理想的正弦电压时,由于电压空间矢量为等幅的旋转矢量,故气隙磁通以恒定的角速度旋转,轨迹为圆形. SVPWM比SPWM的电压利用率高15%,这是两者最大的区别,但两者并不是孤立的调制方式,典型的SVPWM是一种在SPWM的相调制波中加入了零序分量后进行规则采样得到的结果,因此SVPWM有对应SPWM的形式.反之,一些性能优越的SPWM方式也可以找到对应的SVPWM算法,所以两者在谐波的大致方向上是一致的,只不过SPWM易于硬件电路实现,而SVPWM更适合于数字化控制系统.

二、 算法比较

SPWM

将一个正弦信号作为基准调制波 ,与一个高频等腰三角载波进行比较 ,得到一个等距、等幅但宽度不同的脉冲序列。脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时,脉冲的宽度也最大 ,而脉冲间的间隔则最小；反之 ,当正弦值较小时,脉冲的宽度也小,而脉冲间的间隔则较大 ,这就是 SPWM 脉冲。用 6个 SPWM 脉冲序列分别控制6个IGBT导通或者截止 ,便能在三相定子绕组上得到交流信号,从而驱动PMSM 运转。

PWM的全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。广泛的用于电动机调速和阀门控制，比如我们现在的电动车电机调速就是使用这种方式。

所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛的用于支流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。

SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.该方法的实现有以下几种方案.

1.3.1 等面积法

该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点.

1.3.2 硬件调制法

硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PWM波形.通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到的就是SPWM波形.其实现方法简单,可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波.但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制.