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PWM型变频器的基本控制方式通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。
异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。
PWM型变频器一般采用电压型逆变器。
根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。
(1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。
中间环节是滤波电容器。
图2-3 变幅PWM型变频器晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。
逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。
图3-4所示是另一种直流电压可调的PW M变频电路。
它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。
分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。
图2-4 利用斩波器的变频电路图以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。
另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。
(2)恒幅PWM型变频器恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。
逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。
三相异步电动机的FOC控制是一种利用变频器控制三相交流马达的技术，它通过调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出。
具体来说，FOC控制通过调整PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比，来控制变频器的输出电压，从而控制马达的转速。
PWM信号是一种方波信号，其占空比是指在一个周期内高电平时间与整个周期时间的比值。
当占空比变化时，变频器输出的平均电压也会变化，从而改变马达的转速。
在FOC控制中，首先需要将三相输出电流及电压以矢量来表示，这个过程称为矢量控制或磁场定向控制。
通过调整变频器的输出频率和电压大小，可以控制马达的磁场强度和转速。
对于有传感器FOC，由于电机的传感器（一般为编码器）能反馈电机转子的位置信息，因此在控制中可以不使用位置估算算法，控制起来相对无传感器FOC简单。
然而，对于无传感器FOC，由于没有传感器来反馈电机转子的位置信息，因此需要使用位置估算算法来控制马达的转速。
总之，三相异步电动机的FOC控制利用PWM信号来控制变频器的输出电压，从而控制马达的转速。
它是一种高效、精确的电机控制方法，被广泛应用于各种工业场合。
变频器PWM技术在现代工业领域，变频器已成为不可或缺的设备，广泛应用于电机控制、能源管理等方面。
而在变频器中，PWM（Pulse Width Modulation）技术被广泛采用，为电机提供高效的控制和调节。
一、PWM技术的基本原理PWM技术是通过控制电源的开关时间来控制输出电平的技术。
其基本原理是将一个周期性的脉冲信号，通过调整脉冲的占空比来控制输出电压的大小。
通过PWM技术可以有效地控制电机的转速、电压和电流，实现精确的电机控制。
二、PWM技术的优势1. 精确控制：PWM技术可以通过调整脉冲的占空比来控制输出电压的大小，从而精确控制电机的转速和输出功率。
2. 高效能耗：PWM技术能够实现电能调节，通过快速切换电源的开关状态，在减小功耗的同时提高电源利用率。
3. 噪声低：PWM技术可以通过合理的调整频率和脉冲宽度来减小电机工作时的噪声，并提高整个系统的运行稳定性。
4. 可靠性强：通过PWM技术，可以将输入电源的频率和电压转换为适合电机工作的频率和电压，提高整个系统的可靠性和稳定性。
三、PWM技术的应用场景1. 变频驱动：PWM技术被广泛应用于电机变频驱动系统，如空调、洗衣机、风扇等家电产品。
通过PWM技术可以实现电机转速调节和能量管理，提高产品效率和性能。
2. 能源管理：PWM技术可以应用于太阳能发电、风能发电等能源管理系统中。
通过PWM技术可以实现对电能的有效调节和利用，提高能源利用率和系统的稳定性。
3. 电力电子：PWM技术在电力电子领域也有广泛的应用，如电力变换器、逆变器和交流传动等。
通过PWM技术可以实现对电能的高效转换和控制，提高电力系统的稳定性和运行效率。
四、PWM技术的未来发展随着科学技术的不断进步，PWM技术也在不断创新和发展。
未来，PWM技术有望在以下方面取得更多的突破：1. 高频调制：通过提高PWM技术的调制频率，可实现更高精度的电气调节和响应速度。
2. 多级逆变器：多级PWM逆变器可以实现对电能质量更精细的调控，并提高系统的可靠性和效率。
变频器常用的几种控制方式Prepared on 22 November 2020变频器常用的几种控制方式变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。
本文从工业实际出发，综述了近年来各种变频器控制方式的特点，并展望了今后的发展方向。
1、变频器简介变频器的基本结构变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。
对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU 以及一些相应的电路。
变频器的分类变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM 控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
2、变频器中常用的控制方式非智能控制方式在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1) V/f控制V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。
V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。
(2) 转差频率控制转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。
本文详细阐述pwm的原理： PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
1.PWM控制的基本原理理论基础：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。
冲量指窄脉冲的面积。
效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a 所示。
其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。
从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。
脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。
如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。
SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
图3 用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。
PWM波形可等效的各种波形：直流斩波电路：等效直流波形SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。
2. PWM相关概念占空比：就是输出的PWM中，高电平保持的时间与该PWM的时钟周期的时间之比如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1ms，就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是说PWM的占空比就是1：5。
第四章 PWM 调制技术4.1 PWM 控制技术分类PWM 控制技术：即利用功率器件不断的关断和开通把直流电压转变成某一形状的电压脉冲序列，以实现变压、变频并能有效地控制和消除谐波的一门技术。
由于我们使用的电机反电动势为正弦波，因此我们不再考虑120度直流方波控制，而考虑正弦波控制技术，目前光正弦控制技术就有，电压型正弦，电流型正弦，磁通型正弦。
这三种的控制技术的比较依次有控制效率优->转矩脉动小->消除噪声。
性能指标：1、电流谐波：影响电机的铜损；()22211/1I Lcu n n h I THD P n U U I I THD ∝==∑∞=(4-l)2、最大调制率：调制信号峰值U1m 与三角载波信号峰值之比，体现直流母线电压的利用率；tmmU U m 1=1~0:m (4-2)3、谐波转矩：由谐波电流引起；NAVT T T T -=∆max (4-3)4、开关频率和开关损耗；开关频率增加—>谐波电流减小—>系统性能改善—>开关损耗增大，干扰增加。
4.2 PWM 波形调制原理关于120度直流方波调制原理，可参考文献[2] 第238页的矩形波控制部分，还可以参考文献[7]-[10] ，理解它们对加深理解正弦波控制会更容易些，因本论文重点在正弦波控制，因此这里不作累述，只针对其它类型更先进的调制方式进行介绍。
所谓100%调制指的是PWM 可以达到100%的调制，也就是全周期导通，而50%调制指的是半周期导通。
如以正弦电压调制为例，在波峰时全导通就是100%调制率，在波峰时半周期导通就是50%调制率。
为直观的理解参考图4.1PWM 波形调制原理。
图4.1 PWM 波形调制原理关于调制率因为涉及到最大电压的利用率问题，所以这里给出两个不同调制率下对比波形，三角波为载波，三角波下面的波形为PWM 调制波。
4.3 电压正弦PWM 调制技术正弦波形的数学函数为：)sin()(t m t F ω=(4-4)相电压和线电压均为正弦波PWM ，参考图4.2； 最大输出线电压小于最大输入线电压max out V ；in out V V 23max .=(4-5)图4.2 电压正弦调制波4.4 鞍形PWM 调制技术（准优化PWM 技术）鞍形调制波的数学函数为：)3sin 61(sin 32)(t t mt F ωω+=(4-6)相电压为畸形波，线电压为PWM 正弦波，波形好，参考图4.3； 最大输出线电压等于最大输入线电压max out V ；图4.3 鞍形PWM 调制波4.5电流正弦PWM 调制技术电机的控制特性：转矩或者电流的闭环控制质量好，良好的动态响应，平稳的低速运行。
变频器的谐波电流与控制方法变频器是一种用来变换电源频率的装置，它在一些特殊的应用中可以产生谐波电流。
谐波电流会引起诸如电压畸变、电网谐波污染、电器设备损坏等问题。
因此，控制谐波电流是变频器应用过程中的一个重要问题。
控制变频器谐波电流的方法可以分为主动方法和被动方法两种。
下面将详细介绍这两种方法的原理和实现。
主动方法是指通过变频器内部的控制策略来减小谐波电流的方法。
主动方法的核心是通过改变变频器输出电压的波形来减小谐波电流。
常用的主动控制方法包括：多重谐波注入法、PWM调制法和谐波补偿法。
1.多重谐波注入法：该方法是通过在变频器的输出端注入特定频率和幅值的谐波电流，通过相互相消来减小实际电压中的谐波电流。
这样就能减小整个系统中的谐波电流，并且可以选择性地消除特定频率的谐波。
2. PWM调制法：该方法是通过改变变频器的PWM调制波形，来减小输出电压中的谐波电流。
常用的PWM调制技术包括：Sinusoidal PWM和Space Vector PWM等。
3.谐波补偿法：该方法是通过在变频器输入端添加谐波电流补偿装置，来减小谐波电流。
常见的补偿方法有：有源谐波补偿方法和无源谐波补偿方法。
有源谐波补偿方法是指在输入端加入一个逆变电源来产生反向谐波电流来达到谐波补偿的目的。
无源谐波补偿方法是指通过谐振电路将谐波分解为基波和谐波两部分，然后通过控制器将这两部分电流相消。
这样可以减小谐波电流。
被动方法是指在变频器的输出端加入滤波器或者其他的谐波抑制装置来消除谐波电流。
常用的被动方法有：谐波滤波器、谐波电流隔离器等。
1.谐波滤波器：该方法是通过在变频器的输出端串联一个谐波滤波器，将谐波电流滤除，只允许基波通过。
谐波滤波器通常采用L-C型谐振电路结构。
2.谐波电流隔离器：该方法是通过变频器输出电流的测量和控制，将负责谐波电流的电流循环隔离出来，以减小谐波电流。
这样谐波电流就不会对电网和设备产生影响。
综上所述，控制变频器谐波电流的方法主要包括主动方法和被动方法。
PWM型变频器的基本控制方式通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。
异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。
PWM型变频器一般采用电压型逆变器。
根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。
(1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。
中间环节是滤波电容器。
图2-3 变幅PWM型变频器晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。
逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。
图3-4所示是另一种直流电压可调的PWM变频电路。
它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。
分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。
图2-4 利用斩波器的变频电路图以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。
另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。
(2)恒幅PWM型变频器恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。
逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。
此系统是目前使用较普遍的一种变频系统，其主电路简单，只要配上简单的控制电路即可。
它具有下列主要优点：1）简化了主电路和控制电路的结构。
变频器的控制方式及合理选用1.变频器的控制方式低压通用变频器输出电压在380~650V，输出功率在0.75~400KW，工作频率在0~400HZ，它的主电路都采用交-直-交电路。
其控制方式经历以下四代。
（1）第一代以U/f=C，正弦脉宽调制（SPWM）控制方式。
其特点是：控制电路结构简单、成本较低，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。
（2）第二代以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称SPWM控制方式。
他是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。
以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。
经实践使用后又有所改进：引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。
但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
（3）第三代以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制。
其实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。
通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，实际效果不如理想的好。
（4）第四代以直接转矩控制，又称DTC控制。
其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
具体方法是：a.控制定子磁链——引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；b.自动识别（ID）——依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；c.算出实际值——对定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；d.实现Band-Band 控制——按磁链和转矩的Band-Band 控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制；e.具有快速的转矩响应（〈2ms），很高的速度精度（±2%，无PG反馈），高转矩精度（〈±3%）；f.具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时）,可输出150% ~200%转矩。
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通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。
异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。
PWM型变频器一般采用电压型逆变器。
根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。
(1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。
中间环节是滤波电容器。
图2-3 变幅PWM型变频器晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。
逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。
图3-4所示是另一种直流电压可调的PWM变频电路。
它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。
分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。
图2-4 利用斩波器的变频电路图以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。
另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。
(2)恒幅PWM型变频器恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。
逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。
此系统是目前使用较普遍的一种变频系统，其主电路简单，只要配上简单的控制电路即可。
它具有下列主要优点：1）简化了主电路和控制电路的结构。
由二极管整流器对逆变器提供恒定的直流电压。
在PWM逆变器内，在变频的同时控制其输出电压。
系统只有一个控制功率级，从而使装置的体积小，重量轻，造价低，可靠性好。
2）由二极管整流器代替晶闸管整流器，提高了装置的功率因数。
3）改善系统的动态性能。
PWM型逆变器的输出功率和电压，都在逆变器内控制和调节。
因此，调节速度快，调节过程中频率和电压配合好，系统动态性能好。
4）对负载有较好的供电波形。
PWM型逆变器的输出电压和电流波形接近正弦波，从而解决了由于以矩形波供电引起的电动机发热和转矩降低问题，改善了电动机运行性能。
图2-5 PWM型逆变器但PWM型逆变器也有如下缺点：1）在调制频率和输出频率之比固定的情况下，特别是在低频时，高次谐波影响较大，因而电动机的转矩脉动和噪声都较大。
2）在调制频率和输出频率之比作有级变化的情况下，往往使控制电路比较复杂。
3）器件的工作频率与调制频率有关。
有些器件的开关损耗和换相电路损耗较大，而且需要采用导通和关断时间短的高速开关器件。
2.2.2 PWM型逆变器的基本工作原理如图3-6所示为单相逆变器的主电路，其波形如图3.5所示。
PWM 控制方式是通过改变电力晶体管1VT 、4VT 和2VT 、3VT 交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率；改变每半周期内41VT VT 、或32VT VT 、开关器件的通、断时间比，即通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压幅值的大小。
图2-6 单相逆变器（0为直流电源的理论中心点）（a ）180°通电型输出方波电压波形（b ）脉宽调制型逆变器输出波形图2-7 电路的波形如果使相应开关器件在半个周期内反复通、断多次，并使每个输出矩形脉冲电压下的面积接近于对应正弦波电压下面积，则逆变器输出电压就将很接近于基波电压，高次谐波电压将大为削减。
若采用快速开关器件，使逆变器输出脉冲数增多，即使输出低频时，输出波形也是比较好的。
所以PWM 型逆变器特别适用于异步电动机变频调速的供电电源，实现平滑起动、停车和高效率宽范围调速。
3 SPWM 控制的变频调速系统3.1 SPWM 控制的变频调速系统组成基于SPWM 控制的变频调速系统组成如图2-1所示。
控制电路——当今，PWM 变频器的控制电路大都是以微处理器为核心的数字电路，其功能主要是接受各种设定信息和指令，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的SPWM信号，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作的SPWM信号。
微机芯片主要采用8位或16位的单片机，或用32位的DSP。
本课题选用了STC89C52RC高性能单片机。
STC单片机发出的SPWM信号控制各开关器件轮流导通和关断，可使输出端得到三相交流电压。
在某一瞬间，控制一个开关器件关断，同时使另一个器件导通，就实现了两个器件之间的换流。
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。
图3-2 SPWM波形控制原理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。
⏹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。
⏹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。
uU-U图3-3 一周期单极性SPWM波形3.2 SPWM波形的单片机实现波形数据的实时计算：由于PWM变压变频器的应用非常广泛，已制成多种专用集成电路芯片作为SPWM信号的发生器，后来更进一步把它做在微机芯片里面，生产出多种带PWM信号输出口的电机控制用的8位、16位微机芯片和DSP。
本文主要采用8位STC单片机实现单相SPWM信号。
方法：事先在计算机内存中存放正弦函数和T c /2值，控制时查出正弦值，与调速系统所需的调制度M作乘法运算，再根据给定的载波频率查出相应的T c /2值，由计算公式计算脉宽时间和间隙时间。
3.2.1 SPWM控制方案SPWM控制方案有两种：即单极性调制和双极性调制法。
单极性法所得的SPWM信号有正、负和0三种电平，而双极性得到的只有正、负两种电平。
比较二者生成的SPWM波可知：在相同载波比情况下，生成的双极性SPWM波所含谐波量较大；并且在正弦逆变电源控制中，双极性SPWM波控制较复杂。
因此一般采用单极性SPWM波控制的形式。
由单片机实现SPWM控制，根据其软件化方法的不同，有如下几种方法：自然采样法、对称规则法、不对称规则法和面积等效法等。
理论分析发现面积等效法相对于其它方法而言，谐波较小，对谐波的抑制能力较强。
而且实时控制简单，利于软件实现。
因此本文采用面积等效法实现SPWM控制。
（1）正弦波PWM调制原理调制信号为正弦波的脉宽调制叫做正弦波脉宽调制（SPWM ），产生的脉宽调制波是等幅而不等宽的脉冲列，脉宽调制的方法很多，从脉宽调制的极性上看，有单极性和双极性之分；从载波和调制波的频率之间的关系来看，又有同步调制、异步调制和分段同步调制。
图3-5所示为双极性脉宽调制波形，图中三角波r u 为载波，正弦波C u 为调制波，当载波与调制波曲线相交时，在交点的时刻产生控制信号，用来控制功率开关器件的通断，就可以得到一组等幅而脉冲宽度正比于对应区间正弦波曲线函数值的矩形脉冲d u 。
u U u -U 图3-5 双极性脉宽调制波形SPWM 逆变器输出基波电压的大小和频率均由调制电压来控制。
当改变调制电压的幅值时，脉宽随之改变，即可改变输出电压的大小；当改变调制电压的频率时，输出电压频率随之改变。
但正弦调制波最大幅值必须小于三角波的幅值，否则输出电压的大小和频率就将失去所要求的配合关系。
在实行SPWM 脉宽调制时，同步调制和异步调制优缺点如下：①同步调制 在同步调制方式中，载波比N 等于常数，变频时三角载波的频率与正弦调制波的频率同步改变，因而逆变器输出电压半波内的矩形脉冲数是固定不变的。
如果取N 为3的倍数，则同步调制能保证输出波形的正、负半波始终保持对称，并能严格保证三相输出波形间具有互差120o 的对称关系。
当输出频率很低时，由于相邻两脉冲间的间距增大，谐波会显著增加，使电机产生较大的脉动转矩和较强的噪声。
②异步调制异步调制是逆变器的整个变频范围内，载波比N不等于常数。
一般在改变调制信号频率时保持三角载波频率不变，因而提高了低频时的载波比。
这样输出电压半波内的矩形脉冲可随输出频率的降低而增加，相应的可减少电机的转矩脉动与噪声，改善了系统的低频工作性能。
异步调制方式的缺点是当载波比N随着输出频率的降低而连续变化时，它不可能总是3的倍数，势必使输出电压波形及其相位都发生变化，难以保持三相输出的对称性，因而引起电机工作不平稳。
③混合调制混合调制综合了上面两种方法的优点，把整个变频范围划分为若干频段，在每个频段内都维持载波比N恒定，而对不同的频段取不同的N值，频率低时，N取大些，一般大致按等比级数安排。
（2）SPWM信号的产生产生SPWM调制信号主要有三种方法：○1采用分立元件的模拟电路法，缺点是精度低、稳定性差、实现过程复杂以及调节不方便等，该方法目前基本不用。
○2采用专用集成电路芯片产生SPWM信号，如常用的HE4752芯片等这些芯片的应用使变流器的控制系统得以简化，但由于这些芯片本身的功能存在不足之处，致使它们的应用受到限制。
○3单片机数字编程法，其中高档单片机将SPWM信号发生器集成在单片机内，使单片机和SPWM信号发生器容为一体，从而较好地解决了波形精度低、稳定性差、电路复杂、不易控制等问题，并且可以产生多种SPWM波形，实现各种控制算法和波形优化。
（3）SPWM的数字控制数字控制是SPWM目前常用的方法。
可以采用微机存储预先计算好的SPWM数据表格，控制时根据指令查表得到数据进行运算；或者通过软件实时生成SPWM波形；也可以采用大规模集成电路专用芯片产生SPWM信号。
下面介绍几种常用SPWM波形的软件生成方法：○1自然采样法按照正弦调制波与三角载波的交点进行脉冲宽度与间歇时间的采样，从而生成SPWM波形，叫做自然采样法，如图3.8所示，图中截取了任意一段正弦调制波与三角载波一个周期的相交情况。
交点A 是发生脉冲的时刻，B 点是结束脉冲的时刻。
