基于自然采样法的SPWM脉冲计算方法

SPWMSPWM(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.定义我们先说说什么叫PWMPWM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。

广泛地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。

它广泛地用于直流交流逆变器等，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。

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。

基于自然采样法的SPWM脉冲计算方法
孙巧榆;刘永强;鱼瑞文
【期刊名称】《电气传动自动化》
【年(卷),期】2001(023)001
【摘要】介绍了基于自然采样法的高精度SPWM脉冲生成的算法,并对误差和计算的实时性进行了分析.
【总页数】4页(P12-14,9)
【作者】孙巧榆;刘永强;鱼瑞文
【作者单位】淮海工学院,江苏,连云港,222005;淮海工学院,江苏,连云港,222005;淮海工学院,江苏,连云港,222005
【正文语种】中文
【中图分类】TM417
【相关文献】
1.基于自然采样法的多路SPWM信号发生器 [J], 欧阳颖卉;王湘中;卢峥
2.基于DDS的SPWM自然采样法硬件实现 [J], 周根荣;姜平;李俊红
3.基于数字自然采样法的SPWM波形生成研究 [J], 毛惠丰;陈增禄;施杰
4.基于自然采样法的SPWM脉冲软件生成方法 [J], 刘永强;孙巧榆
5.SPWM数字化自然采样法的理论及脉冲误差分析 [J], 毛惠丰;陈增禄;任记达;施杰;姚伟鹏
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PWM一、什么是PWM？PWM就是根据面积等效原理，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。

脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，称为SPWM。

调制系数：m=调制波幅度/载波幅度。

在保持载波幅度一定的情况下，通过改变调制波幅度，即改变调制系数，可以在直流侧电压一定的条件下，调节输出交流基波电压有效值大小。

通过改变调制波的幅度，可以实现PWM逆变电路的变压。

载波比：N=载波频率/调制波频率。

根据载频三角波和调制波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为同步调制、异步调制和分段同步调制。

二、两种常见的PWM波形：1、三点式（单极性、三电平）2、两点式（双极性、两电平）三、实现方法1、硬件调制法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。

2、软件生成法（1）自然采样法以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较，在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断，这就是自然采样法。

其求解复杂，难以在实时控制中在线计算，工程应用不多。

（2）规则采样法（对称）经推导，设一个正弦波周期采样N 个点，则每个采样周期内的脉冲宽度为)2sin 1(2N k a T c πδ+=，k=1，2，3，…，N-1。

若时基计数器工作在向上向下计数模式，设周期寄存器PRD 的值为M ，每个计数脉冲周期为t ，则t M T c ⨯=2，脉冲宽度为)2sin 1(N k a t M πδ+⨯⨯=。

D 点值为)2sin 1(22Nk a M t πδ+⨯=，即为比较寄存器的值。

四、控制电路采用180°导电型方波控制方式，同一相上、下两个桥臂交替通电，互补通断。

五、程序代码1、初始化系统控制2、初始化GPIO3、清除所有中断并初始化中断向量表for(i=0;i<100;i++){SV1V4[i]=(1+sin(2*3.14*i/99))*1000; //采样100个点 }interrupt void epwm1_isr(void){// 更新CMPA和CMPB比较寄存器的值j++;if(j<=99)EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA=SV1V4[j];elsej=0;//清除这个定时器的中断标志位EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT = 1;//清除PIE应答寄存器的第三位，以响应组3内的其他中断请求；PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP3;}4、初始化EPWMvoid InitEPwm1Example(){// Setup 时基时钟EPwm1Regs.TBPRD = 2000; // 设置PWM周期为2*2000个时钟周期 EPwm1Regs.TBPHS.half.TBPHS = 0x0000; // 相位寄存器清零EPwm1Regs.TBCTR = 0x0000; //时基计数器清零// Setup 比较寄存器EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = EPWM1_MIN_CMPA; // Set compare A value EPwm1Regs.CMPB = EPWM1_MAX_CMPB; // Set Compare B value// Setup 计数模式EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UPDOWN; //增减计数模式EPwm1Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_DISABLE; //禁止相位控制EPwm1Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = 7; // Clock ratio to SYSCLKOUT EPwm1Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = 7;// 设置比较寄存器的阴影寄存器加载条件：时基计数到0EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWAMODE = CC_SHADOW;EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWBMODE = CC_SHADOW;EPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADAMODE = CC_CTR_ZERO; // Load on ZeroEPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADBMODE = CC_CTR_ZERO;// Set actionsEPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET; // CTR=CAU时，置高EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAD = AQ_CLEAR; // CTR=CAD时，置低EPwm1Regs.AQCTLB.bit.CBU = AQ_CLEAR; // CTR=CBU时，置低EPwm1Regs.AQCTLB.bit.CBD = AQ_SET; // CTR=CBD时，置高// 1次0匹配事件发生时产生一个中断请求；EPwm1Regs.ETSEL.bit.INTSEL = ET_CTR_ZERO; //选择0匹配事件中断 EPwm1Regs.ETSEL.bit.INTEN = 1; // 使能事件触发中断EPwm1Regs.ETPS.bit.INTPRD = 1; // 1次事件产生中断请求//Setup DeadbandEPwm1Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE = DB_FULL_ENABLE;//上升沿和下降沿EPwm1Regs.DBCTL.bit.POLSEL = DB_ACTV_LO;//极性选择控制EPwm1Regs.DBCTL.bit.IN_MODE = DBB_ALL;//ePWMxB是双边沿延时输入源 EPwm1Regs.DBRED = EPWM1_MIN_DB;EPwm1Regs.DBFED = EPWM1_MIN_DB;}。

不同SPWM 波形生成算法及其实现□唐玉兵泸州职业技术学院了互联网+安全______________________________________________________ In tern et Security【摘要】 本文介绍了对称规则采样法、不对称规则采样法和等效面积法三种不同PW M 波形生成算法的运用情况，基于TMS 320LF 2407在线生成TM S 320LF 2407波形，通过实地测验可见不同算法运用特征不一，对称规则采样法采集S P W M 波形较 为方便快捷，速度较快，运用等效面积法采集S P W M 波形对称性良好，精密度较高，输出波形谐波小，采用不对称规则法进行 SPW M 波形采样，运用性能位于对称规则采样法、等效面积法两者之间，变频技术结合实际情况灵活选择运用S P W M 波形生成算法。

【关键词】S P W M 波形生成算法TMS 320LF 2407 输出波形50H z 工频用电设备运行中存在着一定的局限性，长期运行之后可能出现功率因数运行较低以及运行效率较低的现象，针对此提出了变频技术，具有更广的应用范围，技术较为成熟，综合运用了信息技术、现代电子技术、智能技术等，该技术的应用核心为对SPW M 波形的有效控制。

不同波形生成算法具有不同的应用特征。

―、S P W M 波形电力设备早期运行中，主要是通过模拟电路组成正弦波与三角波产生电路，两者交点主要通过比较器进行。

此种操作方式电路系统较为复杂，密度性有限。

电路设计过程较为复杂，当前应用不多|1]。

现代已经运用了微机、单片机促生成SPW M 波形，本文研究了 T I 公司研发的电机专用控制芯片TMS 320LF 2407，提升SPW M 算法的计算精度与计算速度。

TMS 320LF 2407属于240x 系列D S P 芯片升级产品，采用240x 系列D S P 芯片设计方式，显著提升了计算能力，具有240x 系列DSP 芯片，具有150MIPS ，最高运行速度，具有12位模数转换器（ADC )以及0.25M B 闪存，被广泛运用至电机的三相逆变器、数字化控制等领域之中[2]。

三种SPWM波形生成算法的分析与实现Analysis And Realization Of Three Algorithms For SPWM Waves摘要：变频技术作为现代电力电子的核心技术，集现代电子、信息和智能技术于一体。

而SPWM(正弦波脉宽调制)波的产生和控制则是变频技术的核心之一。

本文对SPWM波形生成的三种算法--对称规则采样法、不对称规则采样法和等效面积法分别加以分析，并通过高精度定点32位DSP微处理器TMS320F2812在线生成SPWM波形。

实验表明采用对称规则采样法产生的SPWM波形，具有速度快、变频方便等优点。

采用等效面积法产生的SPWM波形具有精度高、输出波形谐波小，对称性好等优点。

不对称规则采样法的性能介于二者之间。

关键词：正弦脉冲宽度调制(SPWM)；规则采样法；等效面积法；TMS320F2812Abstract:As the kernel technology of modern power electronics,frequency conversion technology unites the technologies of modern electronics,information and generating and controll of Sinusoidal Pulse-Width Modulation (SPWM) waveforms is one of the core technology of frequency algorithms for SPWM waves are analyzed in this paper,which are symmetry rule sampling method,asymmetry rule sampling method and equiarea SPWM waves are realized by TMS320F2812 experimetal results show that symmetry rule sampling method has advantages of fast speed and converting frequency also show that the SPWM waves generated by equiarea algorithm have advantages of high precision,small harmonic value of output waves and good the performances of the SPWM waves by asymmetry rule sampling method are between the two algorithms above.Keywords:SPWM; rule sampling method;equiarea algorithm;TMS320F2812针对工频(我国为50Hz)并非是所有用电设备的最佳工作频率，因而导致许多设备长期处于低效率、低功率因数运行的现状，变频控制提供了一种成熟、应用面广的高效节能新技术，而SPWM波形的产生和控制则是变频技术的核心之一。

正弦脉宽调制波的基本要素正弦脉宽调制（SPWM ）波的基本要素江苏省常熟市 吴栋梁 朱传裕摘要：本文以电工学正弦理论为基础；以经典的自然采样法为依托；以电子变流技术为研究对象，全面阐述了SPWM 波的基本特征与个性，旨在为实验及测试提供规范的参照基准并回归于应用数学。

关键词：正弦波；载波比；等幅调制；频带；相位差；渐变斜角调制。

1 前言电源应用的变革确立了脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ）即PWM 技术的重要地位，并且赋予了电子变流技术强大的生命力，产品几乎涵盖了所有的开关电源、斩波器及电流变换器等领域。

始于1975年推广应用正弦脉宽调制（Sinusoidal PWM 简称SPWM ）以来，经多年研究发展的历程，正弦逆变技术也渐趋成熟而服务于广泛的交流应用场合，涉及民用、商用、军用及科研四大板块，人们也真实的感受到系统性能的改善、能源转换效率的提高和电磁污染的减少或净化，也为应用的持续发展奠定了坚实的基础，并且越来越多的与其他科学领域相互关联、相互交叉和相互渗透，继而应用系统逐渐朝高性能、高效率、大功率、高频化和智能化的方向发展，同时随着工程发展的日益需求，对逆变系统提出了更高的要求。

2 生成SPWM 波的基理由于正弦交流量是典型的模拟量，传统发电机难以完成高频交流电流输出，而功率半导体器件于模拟状态工作时产生的动态损耗剧增，于是，用开关量取代模拟量成为必由之路，并归结为脉冲电路的运行过程，从而构成了运动控制系统中的功率变换器或电源引擎。

典型的H 桥逆变电路很容易理解（图1a ），(a)负 载(b)(c)图1对角联动的两个开关器件和与之对应的另一组对角桥臂同时实施交替的开关作业时，建立运行后，流经负载的电流即为交流电流（图1b ），考虑到功率器件关断时的滞后特性避免造成短路，通常都做成（图1c ）的波形结构。

显然开关器件输出的是方波（矩形波）交流电流。

在交流应用场合，多数负载要求输入的是正弦波电流。

软件快速计算自然采样法SPWM数据霍虎;杨倩倩;崔鑫彤【摘要】正弦脉宽调制技术(SPWM)在电力电子及工业控制领域有着广泛的应用,特别是在工业与民用中,所以这些领域对SPWM数据的计算精度和速度要求越来越高.以往提出的各种优化算法对处理器或者处理芯片都有较高的要求,同时可能造成资源浪费.在此提出了一种能够节省计算资源的比较算法,动态计算SPWM数据,可以大幅度提高软件计算SP-WM数据的计算速度.%Sinusoidal pulse width modulation (SPWM) is widely used in the fields of power electronics and industrial control. Its application, especially in the industrial and civil fields, has higher requirements of calculation accuracy and speed for SPWM data.A variety of optimization algorithms proposed in the past have high requirements for the processor or processing chip, and may result in waste of resources. A comparison algorithm which can save the computing resources and compute SPWM data dynamically is proposed. It can significantly improve the calculation speed of the data SPWM with software.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】4页(P51-54)【关键词】SPWM;自然采样法;软件计算;比较法【作者】霍虎;杨倩倩;崔鑫彤【作者单位】北京林业大学理学院,北京 100083;北京林业大学理学院,北京100083;北京林业大学理学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TN802-340 引言SPWM的波形产生可分为硬件和软件两种方法，通过软件计算波形开关点实施调控具有电路简单，调控准确，应用灵活等优点。

改进的正弦脉宽调制（SPWM）控制算法综述董彦敏，谭智力，姜钰梁（中国地质大学机械与电子信息学院，湖北武汉 430074）摘要：正弦脉宽调制（SPWM）是逆变电路常采用的调制方法。

合理的采用SPWM控制算法，能够减少逆变电路的低次谐波含量，降低总谐波系数（THD）,提高直流电压的利用率，对改善逆变电路的输出性能具有重要意义。

本文在介绍正弦脉宽调制（SPWM）基本原理的基础上，根据目前SPWM波形主要由各种微处理器在软件支持下产生的特点，对一些改进的算法进行研究，详细分析了面积中心等效法、切线法、峰值型采样方式几种典型的改进控制算法，并讨论了各自的优缺点探讨了这些方法在不同领域的应用。

关键字：正弦脉宽调制;SPWM;改进;控制算法中文分类号：TM921脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）技术通常简称为PWM技术，是指通过对一系列的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）的技术[1][2]。

1964年A.Schonung等人率先把通信系统中的调制概念推广应用于变频调速系统，为现代逆变技术的实用化和发展开辟了崭新的道路。

经过40多年的发展，PWM技术日益成熟。

随着微处理器技术的飞速发展，数字化PWM技术又为传统的PWM技术注入了新的内涵，使得PWM方法和实现不断优化和翻新。

其中正弦波PWM（SPWM）由于具有输出谐波小，结构简单等特点是现代变频调速系统中应用最为广泛的脉宽调制方式【3】。

所谓的SPWM控制方式指的是通过改变PWM输出脉冲宽度，使输出电压的平均值接近正弦波的控制方式。

几十年来。

许多学者对SPWM控制算法进行研究，传统的SPWM法有许多优点，但也有许多缺点，主要是直流电压利用率低、谐波含量大、开关频率高。

改进型SPWM 算法往往根据特定目的而设计，例如消除谐波，在保证波形对称的前提下，尽量提高电源的利用率，以保证设计的产品适应宽电压范围工作等[4]。

本文分析了正弦脉宽调制（SPWM）的基本原理，总结了几种典型的改进控制算法，讨论了它们各自的优缺点。

基于TMS320F28335的数字SPWM采样算法数字SPWM采样算法是基于SPWM调制理论，利用数字控制器技术，实时准确计算出开关管切换时刻点的方法。

从而获取按正弦规律变化的占空比脉冲序列，通过适当的低通滤波技术获取所需幅值、频率的正弦波。

随着对电源调控技术要求的提高，数字化、智能化已经成为控制领域中的显著特征，需要具有更加灵活的数字SPWM算法来满足实际需要。

然而，以往的SPWM采样算法多是从单一算法的本身角度考虑，并未给出一种运算效率高，输出谐波含量低，且易于数字控制器实现的数字SPWM通用模型及实现方法。

本文通过对数字SPWM采样算法进行分析，推导出各种数字SPWM算法的通用模型．结合数字控制器技术给出一种较为方便可行的数字SPWM采样算法通用模型及实现方法。

基于TMS320F28335控制器，在实验室研制的5kW单相全桥光伏并网逆变器上。

对各种数字SPWM算法的通用模型进行试验对比验证。

试验表明，采用数字SPWM 算法的通用模型及实现方法，可以获取满足实际需求、谐波含量低、控制方便的正弦波形。

1 数字SPlWM采样算法模型数字SPWM采样算法是基于SPWM调制理论，利用数字控制器技术，实时准确计算出开关管切换时刻点的方法。

SPWM调制理论是各种SPWM采样算法的基础。

它基于自然采样法原理，通过正弦调制波和高频三角载波相交点来确定开关管的切换时刻点，具有谐波含量低、动态调控优的优点。

自然采样法开关时刻点是动态变化的，其数值方程又是超越方程，计算量相当复杂、实时性差，无法满足数字SPWM采样算法的要求。

数字SPWM采样算法能克服自然采样法计算量大、实时性差的缺点，其谐波含量低、动态调控方便。

从本质上来说，数字SPWM采样算法是在开关管切换时刻点采用曲线拟合的方法来替代正弦曲线，从而将自然采样算法中的超越方程降解为易于数字控制器求解的数值方程，以实时获取开关管的开通与关断时刻。

根据采用的拟合方法，可将数字SPWM采样算法分为直线逼近算法、切线逼近算法和割线逼近算法。

第26卷第9期中国电机工程学报V ol.26 No.9 May 2006 2006年5月Proceedings of the CSEE ©2006 Chin.Soc.for Elec.Eng.文章编号：0258-8013（2006）09-0131-06 中图分类号：TM464 文献标识码：A 学科分类号：470⋅40SPWM数字化自然采样法的理论及脉冲误差分析毛惠丰1，陈增禄1，任记达2，施杰2，姚伟鹏2（1. 西安交通大学，陕西省西安市710049；2. 西安工程科技学院，陕西省西安市710048）Theory and Pulse Error Study of Digital Natural Sampling based SPWMMAO Hui-feng 1, CHEN Zeng-lu1, REN Ji-da2, SHI Jie2,YAO Wei-peng2（1. Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, Shaanxi Province, China;2. Xi’an University of Engineering Science and Technology, Xi’an 710048, Shaanxi Province, China）ABSTRACT: According to the basic principle of natural sampling and diagrammatic analysis, the effect of SPWM pulse error induced by digitization is analyzed in detail, furthermore, analytic expression of pulse error is obtained. Pulse error formed by sampling period T1and analog-digital bit n1and count period T0 for counter of carrier wave come into being the equivalent of pulse error. T1is main error fountain for pulse error. The effect of pulse error for n1 and T0 is neglected. The results show the main approach of minishing pulse error is to shorten T1 and augment B. The principle of the proposed method is simple, easy to realize, and its characteristic is rapid in response and high in precision as SPWM digital natural sampling based on FPGA. Digital natural sampling based SPWM overcomes the disadvantage which is hard to apply to multilevel-inverter of high modulation frequency and high precision synchronously for microprocessor realizing SPWM waveform.KEY WORDS: sinusoidal pulse width modulation; natural sampling; pulse error analysis; field programmable gate anay; multilevel-inverter摘要：根据SPWM数字化自然采样法的基本原理，借助图解分析方法，研究了三种误差源对SPWM输出脉冲误差的影响，得出脉冲误差宽度的解析表达式。

自然采样法将基准正弦波与一个载波三角波相比较，由两者的交点决定出逆变器开关模式的方法。

t图 自然采样法图中t T 为三角波的周期,r U 为三角波的高，正弦波为t U c ωsin ，s T 称为采样周期，2t s T T =。

由图可知：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫-=+=+=-=b T t b T t a Tt a T t s off s on s on s off 2222''利用三角形相似关系，解出a ，b 。

并带入左式得:⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫-=+=+=-=)sin 1(2)sin 1(2)sin 1(2)sin 1(22'2'11t M T t t M Tt t M T t t M T t soffs onson s off ωωωω其中，r c U U M =为正弦波幅值对三角波幅值之比，称为调幅比，10<<M 。

M 值越大,则输出电压也越高。

ω为正弦波角频率,ω改变，则PWM 脉冲列基波频率也随之改变.1t 、2t 为正弦波与三角波两个相邻交点的时刻。

脉冲宽度为)]sin (sin 21[221't t MT t t t t on on p ωω++=+=（＊） 这是一个超越函数,其中1t 、2t 不但与载波比t T T N =（T 为正弦波的周期）有关，而且是调幅比M 的函数，求解1t 、2t 与M 的关系要花费很多时间.所以这种自然采样法得到的数学模型不适合于由微机实现控制，所以发展了规则采样法.对称规则采样法它由经过采样的正弦波(实质上是阶梯波）与三角波相交,由交点得出脉冲的宽度.这种方法只在三角波的顶点位置或底点位置对正弦波采样而形成阶梯波。

此阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽在一个采样周期s T （这里，t s T T =)内的位置是对称的，故称为对称规则采样。

t图 对称规则采样法⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+=-=a T t a T t s ons off 44根据三角形相似关系，解出a 值，并带入左式可得:⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+=-=)sin 1(4)sin 1(411t M T t t M T t s on s off ωω其中，1t 为采样点(这里为顶点采样）的时刻。

SPWMSPWM(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.定义我们先说说什么叫PWMPWM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。

广泛地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。

它广泛地用于直流交流逆变器等，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。

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。

干货详解SPWM波等效面积计算法
SPWM波对于变频电源的重要性不用小编多说，能够对SPWM波进行准确正确的计算对于最终成本的效率来说非常重要。

在之前的文章中小编为大家介绍了，目前针对SPWM波的两种主流算法，而在本文中，小编将为大家介绍另外一种也就是最后一种计算方法，等效面积法。

 在之前介绍的采样控制理论有中这样一个重要的结论，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。

冲量即指窄脉冲的面积。

正弦脉宽调制的基本原理就是按面积相等的原则构成与正弦等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形。

等效面积法就是根据已知数据和正弦数值依次算出每个脉冲的宽度，通过查表的方式实时控制。

其原理图如图1所示。

 图1生成SPWM波形的等效面积法
 若以单位量1代表矩形脉冲的幅值Uc，则正弦调制波的幅值Ur就是调制比a。

把正弦半波波形分成n等分，分别求其所包含的面积，用双极性正弦脉宽调制，可得如下关系式：
 式中：n为半个周期内波形等分数，k为第几个等分（k=0，1，2，…，n-1），d为正脉冲的宽度，’d为两个负脉冲的宽度，并且左右对称。

式（12）、（13）联立解得：
 利用EVA通用定时器的连续增/减计数模式可以得到左右对称的双极性正负脉冲波。

设置T1PR周期寄存器为fs4nff/（fs为EVA定时器1的时钟频。

什么是SPWM波形的规则采样法？和自然采样法相
比，规则采样法有什么优点？
SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）波形的规则采样法是一种生成SPWM信号的方法，它基于对基波正弦信号进行等间隔采样，并根据被调制信号的幅值进行合理的脉冲宽度调制。

规则采样法通过固定的采样点来进行调制，从而实现SPWM波形的生成。

与自然采样法相比，规则采样法的优点如下：
1.简单性：规则采样法相对较简单，不需要频率锁定或严格
的相位同步，只需进行规则的固定间隔采样即可。

2.精确性：规则采样法能够提供精确的采样点和调制信号的
脉冲宽度，从而实现更精确的SPWM波形。

它可以保证信
号的幅值被精确调制，并生成高质量的近似正弦波形。

3.高抗干扰性：规则采样法能够提供较好的抗干扰性。

由于
采样点是规则的固定间隔，可以减少外部干扰的影响，提
供更稳定和可靠的调制性能。

4.可扩展性：规则采样法可以方便地扩展到多相的SPWM调
制中。

每个相上的采样点仍然保持规则的间隔，可以对每
个相进行独立的脉冲宽度调制，实现多相SPWM波形的生
成。

需要注意的是，规则采样法也存在一些限制和挑战。

例如，采样频率需要足够高以保证足够的采样精度和信号还原性。

此
外，规则采样法需要对所采样的信号进行合理的差值处理，以恢复基波的连续性和光滑性。

总的来说，规则采样法相对于自然采样法具有更好的调制精度和稳定性，可以提供更高质量的SPWM波形，适用于许多以SPWM为基础的应用。

它是一种常见且有效的SPWM波形生成方法。

三种SPWM波形生成算法的分析与实现Analysis And Realization Of Three Algorithms For SPWM Waves摘要：变频技术作为现代电力电子的核心技术，集现代电子、信息和智能技术于一体。

而SPWM(正弦波脉宽调制)波的产生和控制则是变频技术的核心之一。

本文对SPWM波形生成的三种算法--对称规则采样法、不对称规则采样法和等效面积法分别加以分析，并通过高精度定点32位DSP微处理器TMS320F2812在线生成SPWM波形。

实验表明采用对称规则采样法产生的SPWM波形，具有速度快、变频方便等优点。

采用等效面积法产生的SPWM波形具有精度高、输出波形谐波小，对称性好等优点。

不对称规则采样法的性能介于二者之间。

关键词：正弦脉冲宽度调制(SPWM)；规则采样法；等效面积法；TMS320F2812Abstract:As the kernel technology of modern power electronics,frequency conversion technology unites the technologies of modern electronics,information and intelligence.The generating and controll of Sinusoidal Pulse-Width Modulation (SPWM) waveforms is one of the core technology of frequency conversion.Three algorithms for SPWM waves are analyzed in this paper,which are symmetry rule sampling method,asymmetry rule sampling method and equiarea algorithm.The SPWM waves are realized by TMS320F2812 DSP.The experimetal results show that symmetry rule sampling method has advantages of fast speed and converting frequency easily.They also show that the SPWM waves generated by equiarea algorithm have advantages of high precision,small harmonic value of output waves and good symmetry.And the performances of the SPWM waves by asymmetry rule sampling method are between the two algorithms above. Keywords:SPWM; rule sampling method;equiarea algorithm;TMS320F2812针对工频(我国为50Hz)并非是所有用电设备的最佳工作频率，因而导致许多设备长期处于低效率、低功率因数运行的现状，变频控制提供了一种成熟、应用面广的高效节能新技术，而SPWM波形的产生和控制则是变频技术的核心之一。