正弦脉宽调制变频调速系统

课程名称：电机控制指导老师：成绩：实验名称：正弦脉宽调制（SPWM）变频调速系统实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.加深理解自然采样法生成SPWM波的机理和过程2.熟悉SPWM变频调速系统中直流回路、逆变桥功率器件和微机控制电路之间的连接3.了解SPWM变频器运行参数和特性二、实验内容和原理1.实验内容（1）用SPWM变频器驱动三相异步电动机实现调速运行（2）改变调制方式，观察变频器调制波形、不同负载时的电动机端部电压、线电流波形（3）改变V/f曲线，观察版聘妻在不同低频补偿条件下的低速运行情况（4）改变变频调速系统的加速时间，观察系统的加减速过程2.实验原理SPWM变频调速系统主要由不控整流桥、电容滤波、直流环节电流采样（串采样电阻）、MOSFET逆变桥、MOSFET驱动电路、8031单片微机数字控制情况、控制键盘与运行显示等环节组成。

实验系统的组成如下图所示：本实验系统的性能指标如下：（1）运行频率f1可在1~60Hz的范围内连续可调（2）调制方式①同步调制：调制比F=3~123可变，步增量为3；②异步调制：载波频率f0=0.5~8kHZ可变，步增量为0.5kHZ;③混合调制：系统自动确定各运行频率下的调制比。

控制方式和运行显示控制图如下：SPWM变频器控制键盘与运行显示面板图（3）V/f曲线有4条V/f曲线可供选择，以满足不同的低频电压补偿要求，曲线如下图所示：曲线1：f1=1~50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hzf1=51~60Hz, U1=220V曲线2：f1=1~5Hz, U1=21.5Vf1=6~50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hzf1=51~60Hz, U1=220V曲线3：f1=1~8Hz, U1=34.5Vf1=9~50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hzf1=51~60Hz, U1=220V曲线4：f1=1~10Hz, U1=43Vf1=11~50Hz, U1/f1=220/50=4.4V/Hzf1=51~60Hz, U1=220V（4）加速时间可在1~60s区间设定电机从静止加速到额定速度所需要的时间，10s以下步增量为1s，10s到60s步增量为5s。

pwm调速系统工作原理
PWM调速系统是基于脉宽调制（Pulse Width Modulation）原
理进行的调速系统。

其工作原理如下：
1. 输入信号：首先，系统会接收来自控制器的输入信号，该信号代表了需要调整转速的目标值。

2. 参考信号生成：系统会将输入信号与某个参考信号进行比较，生成一个误差信号。

这个参考信号可以是一个固定频率的方波信号。

3. 比较器：误差信号会被送入一个比较器中，与一个可调的正弦波或三角波信号进行比较。

4. 脉冲调制：比较器的输出信号会传递给脉冲调制器，通过调整它的输入信号的占空比，可以得到一个与误差信号幅度成正比的脉冲宽度。

5. 脉冲产生：脉冲调制器会产生一串脉冲信号，其宽度与误差信号的幅度成比例。

脉冲信号的频率通常为固定值，而占空比会随误差信号变化。

6. 控制信号输出：脉冲信号会被传递到一个功率放大器，然后经过滤波器去除高频噪声。

最后，滤波后的信号会被转换为适合电机的控制信号，用于调整电机的转速。

通过以上工作原理，PWM调速系统可以实现精确的转速控制，
可以应用于各种需要调速的设备和系统，如电机驱动、照明控制等。

Power Electronics | 49为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波，使电动机的输出转矩平稳，从而获得优秀的工作性能，现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制（Ｐｕｌｓｅ　ＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ，　简称ＰＷＭ　）　控制的，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采用晶闸管变频器。

应用最早而且作为ＰＷＭ控制基础的是正弦脉宽调制（ＳｉｎｕｓｏｉｄａｌＰｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，　简称ＳＰＷＭ）。

３．１　正弦脉宽调制原理一个连续函数是可以用无限多个离散函数逼近或替代的，因而可以设想用多个不同幅值的矩形脉冲波来替代正弦波，如图３－１所示。

图中，在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅的波形（假设分出的波形数目ｎ＝１２），如果每一个矩形波的面积都与相应时间段内正弦波的面积相等，则这一系列矩形波的合成面积就等于正弦波的面积，也即有等效的作用。

为了提高等效的精度，矩形波的个数越多越好，显然，矩形波的数目受到开关器件允许开关频率的限制。

在通用变频器采用的交－直－交变频装置中，前级整流器是不可控的，给逆变器供电的是直流电源，其幅　上海大学　陈伯时值恒定。

从这点出发，设想把上述一系列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅不等宽的矩形脉冲波来替代（见图３－２），只要每个脉冲波的面积都相等，也应该能实现与正弦波等效的功能，称作正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）波形。

例如，把正弦半波分作ｎ等分（在图３－２中，ｎ＝９），把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合，这样就形成ＳＰＷＭ波形。

同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲波等效。

这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效的ＳＰＷＭ波形称作单极式ＳＰＷＭ。

图３－３是ＳＰＷＭ变压变频器主电路的原理图，图中ＶＴ￣ＶＴ是逆变器的六个全控型功率开关器件，它们（接上期）交流电机变频调速讲座Lectures on Variable Frequency Speed Control of AC Machines第三讲 正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）控制Sinusoidal Pulse-width Modulation (SPWM) Control图３－１与正弦波等效的等宽不等幅矩形脉冲波序列图３－２ ＳＰＷＭ波形图３－３ ＳＰＷＭ变压变频器主电路原理图50 | Power Electronics各有一个续流二极管（ＶＤ￣ＶＤ）和它反并联接。

正弦脉宽调制的控制方法以正弦脉宽调制的控制方法为标题，写一篇文章。

正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM）是一种常用的调制技术，用于控制电力电子器件的输出波形。

在电力电子领域中，SPWM被广泛应用于交流调速系统、逆变器、电力变换器等设备中。

本文将介绍SPWM的工作原理、控制方法及其应用。

SPWM的工作原理是通过调节脉冲宽度的方式来控制输出电压的幅值。

当输入信号为正弦波时，通过比较器将正弦波信号与一个三角波进行比较，根据比较结果来确定输出脉冲的宽度。

当正弦波信号的幅值大于三角波信号时，输出脉冲宽度增大；当正弦波信号的幅值小于三角波信号时，输出脉冲宽度减小。

通过这种方式，可以实现对输出电压的精确控制。

SPWM的控制方法主要包括三角波发生器、比较器和滤波器。

三角波发生器产生一个稳定的三角波信号，作为参考波形；比较器将输入的正弦波信号与三角波信号进行比较，产生脉冲宽度调制信号；滤波器用于去除脉冲信号中的高频成分，得到平滑的输出波形。

在SPWM的控制中，三角波的频率和幅值是两个关键参数。

频率的选择要根据被控制设备的要求来确定，一般选择合适的频率可以减小谐波干扰。

而幅值的选择则取决于输出电压的需求，通过调节幅值可以实现输出电压的精确控制。

SPWM技术在电力电子领域具有广泛的应用。

在交流调速系统中，SPWM可以实现对电机的精确控制，提高系统的效率和稳定性。

在逆变器中，SPWM可以将直流电转换为交流电，用于驱动电机等设备。

在电力变换器中，SPWM可以将电能从一种形式转换为另一种形式，实现能量的传递和分配。

总结一下，正弦脉宽调制是一种常用的控制方法，通过调节脉冲宽度来控制输出电压的幅值。

SPWM的控制方法包括三角波发生器、比较器和滤波器。

它在交流调速系统、逆变器和电力变换器等设备中有着广泛的应用。

通过合理选择三角波的频率和幅值，可以实现对输出电压的精确控制，提高系统的效率和稳定性。

引言随着电力电子技术的飞速发展，正弦脉宽调制（SPWM）变频器也得到了大力的发展，在各个领域内得到了广泛的应用。

SPWM 变频器主要应用于中小容量，高性能的交流调速系统中，这种新型的变频器具有如下的优点：(1) 输出电压的幅值和频率均在逆变器内控制和调节，可以方便的实现压频比恒定控制或低频时幅值电压的补偿等功能，系统的动态性能较好;(2) 功率变化只在逆变器内完成，逆变器可由二极管整流供电，电网的功率因数较高；(3)由SPWM逆变器供电的异步电机的电流波形接近正弦波，谐波分量较少，矩阵脉动小，改善了电动机的运行性能。

鉴于正弦脉宽（SPWM）变频器的上述优点，以及在实际电气传动系统中，不同设备对电源的不同需求。

本文采用了新型功率器件IGBT和8031AH单片机控制系统，设计了一种新型的单相桥式SPWM变频电源。

该变频电源采用恒压频比控制，即U/F为常数，能使主频率在0 ～ 100Hz内可调，且将软件设计和硬件设计结合起来，减少了硬件电路的不必要的成本，又使软件编程不至于繁锁。

本设计由我和张建忠同学合作完成，我主要作硬件原理设计参数计算与软件编程、调试等工作，具体内容在本论文中有详述。

而有关硬件绘图、电路仿真及电路介绍等内容可参阅张建忠同学的毕业论文。

由于设计者的能力有限，在设计过程中得到了常宝林老师的悉心教导和大力协助，才将本设计顺利的完成。

在此，向指导老师并支持过我们的各位老师表示衷心的感谢。

目录第一章脉宽调制（PWM）逆变器一、脉宽调制技术（PWM）及其分类……………………..二、正弦脉宽调制技术………………………………………三、同步调制和异步调制……………………………………四、SPWM波形的软件生成………………………………第二章单相桥式正弦脉宽调制（SPWM）变频电源硬件设计……一、设计方案及总体框图…………………………………..二、电路原理与参数计算…………………………………..§1.主电路……………………………………………………§2.驱动电路…………………………………………………§3. 吸收电路…………………………………………………..§4.保护电路………………………………………………….§5. 控制及接口电路………………………………………….第三章软件设计……………………………………………….一．对称规则采样法………………………………………….二．地址分配………………………………………………….三．程序设计…………………………………………………..四．程序调试与仿真…………………………………………五．程序清单……………………………………………………结束语……………………………………………………………….参考文献……………………………………………………………外文翻译……………………………………………………………第一章脉宽调制逆变器一、脉宽调制（PWM）技术及其分类在电气传动系统中，广泛的应用的PWM控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲的宽度或周期以达到变压目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频的目的的一种控制技术。

三相正弦波脉宽调制变频原理实验
三相正弦波脉宽调制变频是一种常见的变频技术，它的基本原理是通过调整三相正弦波的脉宽来控制交流电机的转速。

下面是该实验的步骤：
1. 准备实验设备。

需要一台交流电机、一台三相变频器、一台三相波形发生器、一台示波器、两个三相电容和一些导线等。

2. 将三相波形发生器连接到三相变频器的输入端，将三相变频器的输出端连接到交流电机，并根据需要设置变频器的参数（频率、电压等）。

3. 使用示波器观察三相正弦波的波形，并将它们与标准波形进行比较，以确保它们的频率和幅值是准确的。

4. 调节三相正弦波的脉宽，通过改变脉宽来控制电机的转速。

可以通过改变脉宽来调节电机的转速，在此过程中需要注意，脉宽过小容易导致电机不能正常工作，而脉宽过大则会导致电机损坏。

5. 使用示波器观察电机的输出波形，并与标准波形进行比较，以验证该技术的有效性。

综上所述，三相正弦波脉宽调制变频是一种非常常见和有效的变频技术，它可以通过调整三相正弦波的脉宽来控制电机的转速，为工业生产和家庭生活带来
了很多便利。

实验实训一三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频原理实验一、实验目的1．掌握SPWM的基本原理和实现方法。

2．熟悉与SPWM控制有关的信号波形。

二、实验设备DJK01电源控制屏 1个DJK13三相异步电动机变频调速控制 1套示波器 1台三、实验线路及原理实验线路及原理可参看相关的教材。

四、实验步骤1．接通挂件电源，关闭电机开关，调制方式设定在SPWM方式（将控制部分S、V、P 的三个端子都悬空），然后开启电源开关。

2．点动“增速”按键，将频率设定在0.5HZ，用示波器在SPWM部分观测三相正弦波信号（在测试点“2、3、4”），观测三角载波信号（在测试点“5”），三相SPWM调制信号（在测试点“6、7、8”）；再点动“转向”按键，改变转动方向，观测上述各信号的相位关系变化。

3．逐渐升高频率，直至到达50HZ处，重复以上的步骤。

4．将频率设置为0.5HZ~60HZ的范围内改变，在测试点“2、3、4”中观测正弦波信号的频率和幅值的关系。

五、实验注意事项实验中一定要先把电机的开关关闭。

六、实验报告及要求1．画出与SPWM调制有关信号波形，说明SPWM的基本原理。

2．分析在0.5HZ~50HZ范围内正弦波信号的幅值与频率的关系。

3．分析在50HZ~60HZ范围内正弦波信号的幅值与频率的关系。

4．写出本实验的心得与体会。

实验实训二变频器的面板操作及运行一、实验目的1．了解变频器的操作方法及显示特点。

2．了解并熟悉变频器的各种运行模式。

3．熟练掌握变频器运行方式的切换和参数的预置方法。

二、实验实训设备三菱FR-A540系列变频器 1台三、实验内容及步骤1．熟悉变频器的面板操作1）仔细阅读变频器的面板介绍，掌握在监视模式下（MON灯亮）显示Hz、A、V的方法，以及变频器的运行方式、PU运行（PU灯亮）、外部运行（EXT灯亮）之间的切换方法。

2）全部清除操作为了实验能顺利进行，在实验开始前要进行一次“全部清除”操作，步骤如下：①按下MODE键至运行模式，选择PU运行（PU灯亮）。

其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。

但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。

另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，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。

因此人们又研究出矢量控制变频调速。

艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。

如需进一步了解相关变频器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。

变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。

在实际应用中，变频器是变频技术的核心装置，而脉冲宽度调制（PWM）技术和正弦波脉宽调制（SPWM）技术是实现变频器控制的重要手段。

什么是PWM调制技术PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度，实现对输出电压的调节。

在变频技术中，PWM被广泛应用于变频器中，以控制电动机的速度和转矩输出。

通过改变脉冲信号的占空比（脉冲宽度与周期之比），可以实现对电动机的精确控制。

当需要增大输出电压时，增加脉冲信号的宽度；当需要减小输出电压时，减小脉冲信号的宽度。

这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。

同时，PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点，被广泛应用于各种电力控制系统中。

PWM调制波形如图1所示：图1PWM调制波形PWM技术具有以下优点：高效性：由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率，因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。

通过减小电机额定电压，PWM技术可以降低电机的功耗，提高整体效率。

精确控制：PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。

通过微调脉冲宽度和周期，可以实现对电机转速和扭矩的精确调节，满足不同应用的需求。

减少机械冲击：PWM技术可以实现电机的软启动和软停止，减少了机械系统的冲击和磨损，延长了设备的使用寿命。

尽管PWM技术具有许多优点，但也存在一些局限性：谐波问题：PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分，可能对电力网络和其他设备造成干扰。

为了减少谐波，需要采取滤波和抑制措施，增加了系统的复杂性和成本。

开关损耗：PWM技术使用高频开关装置，开关的频繁操作会产生开关损耗。

这些损耗会转化为热能，需要适当的散热系统来冷却电路。

EMI干扰：由于高频开关操作，PWM技术可能会产生电磁干扰（EMI），对周围的电子设备和无线通信系统造成干扰。

正弦脉冲宽度调制
正弦脉冲宽度调制（SPWM）是一种模拟控制方式，主要应用于逆变器等电力电子设备中，可以产生方波、正弦波等交流波形。

正弦波振荡器产生的波形非常接近于正弦波或余弦波，且振荡频率比较稳定。

波形必须是完整的正弦波形，不能包含不连续的锯齿波形或者不规则的波形。

SPWM是指将一个频率比正弦波频率高的矩形脉冲的宽度按照正弦波的幅值进行调制，脉冲的高电平宽度自可由理论计算得出，但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定。

按照SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。

正弦波在不同相位角时其值不同，因而与三角波相交所得到的脉冲宽度也不同。

另外，当正弦波频率变化或幅值变化时，各脉冲的宽度也相应变化。

要准确生成SPWM波形，就应准确地算出正弦波和三角波的交点。

SPWM控制方法的优点是控制电路简单、脉冲易于生成、所有脉冲宽度均等且与正弦函数值成比例、生成的脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小。

交流电机变频调速讲座——第三讲正弦脉宽调制（SPWH）
控制
陈伯时
【期刊名称】《电力电子》
【年(卷),期】2007(005)002
【摘要】为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波，使电动机的输出转矩平稳，从而获得优秀的工作性能，现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制（PU1se Width Modulation，简称PWM）控制的，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采用晶闸管变频器。

【总页数】7页(P49-55)
【作者】陈伯时
【作者单位】上海大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.交流电机变频调速讲座第三讲正弦脉宽调制（SPWM）控制 [J], 陈伯时
2.交流电机变频调速讲座第四讲电压空间矢量脉宽调制（SVPWH）控制 [J], 陈伯时
3.交流电机变频调速讲座第七讲按转子磁链定向的异步电动机矢量控制系统 [J], 陈伯时
4.交流电机变频调速讲座第八讲按定子磁链控制的异步电动机直接转矩控制系统[J], 陈伯时
5.交流电机变频调速讲座第四讲电压空间矢量脉宽调制CSVPWH）控制 [J], 陈伯时
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

单相正弦波脉宽调制SPWM 变频调速系统实验一、实验目的(1)掌握异步电动机变频调速的原理。

(2)了解异步电动机变频调速运行的基本参数，V/f 曲线。

二、实验所需挂件及附件 序号 型 号备 注1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。

2 DJK11 单相异步电机SPWM 变频调速 或DJK14单相交直交变频原理3 DJ21-1单相电阻启动异步电动机4 双踪示波器 自备 5万用表自备三、实验线路及原理单相异步电动机的调速除了其起动需要另加附加绕组及相关电路之外，其变频调速原理与三相异步电动机相同，下面仍然以三相异步电动机的调速原理来说明，由电机学可知，电机的转速表达式为: 其中f 1为定子供电频率；p 为电机的磁极对数；s 为转差率，由上式可知改变定子供电频率f 1可以改变电机的同步转速，从而实现了在转差率s 保持不变情况下的转速调节，为了保持电机的最大转矩不变，希望维持电机气隙磁通恒定，因而要求定子供电电压也随频率作相应调整。

即在忽略定子阻抗压降的情况下，E 1≈U 1为使气隙磁通恒定，在改变定子频率的同时必须同时改变电压U 1，即保证常数f U φ11==。

单相正弦波脉宽调制逆变电路的输出电压与频率就是根据上述要求而设计的，因此由该逆变器供电的单相电动机可以实现速度调节的要求，其原理框图如图7-3所示。

单相异步电机采用电阻分相启动式，启动绕组串接PTC 保护器，当启动完毕时在离心开关的作用下自动切除启动支路。

在微处理器的控制下，利用键盘可以改变电路输出的V/f 比值，用键控方式改变输出频率以达到调频调速的目的。

关于逆变电路的原理请参考相关书籍、其输出电压波形为脉冲宽度按正弦规律变化的调制波，其中含有基波分量和各种高次谐波，以基波分量为主，谐波分量较小，当基波频率与幅值按某种恒压/频的规律变化时，电机转速随之改变。

四、实验内容(1)V/f 曲线测定。

(2)观察低频补偿对于提高启动力矩的效果。

正弦脉宽调制（SPWM）技术的探讨作者：李英俊何文静李郝亮郑昱来源：《科技视界》2018年第16期【摘要】随着我国工业化进程和电子技术的飞速发展，变频调速系统逐步涉及到人们生活的方方面面。

实现变频调速的关键是产生实时可控的电源频率输出，也就是变频电源。

由于正弦脉宽调制（SPWM）的脉冲宽度占空比随时间呈正弦规律变化、所以输出波形经处理后可近似成正弦波输出。

通过实时控制输出正弦波的频率就可以达到变频的目的。

本文首先介绍了正弦脉宽调制（SPWM）的产生原理、调制方式、限制条件以及系统实现方法，最后对其调制方式和系统实现方法进行比较并得出了结论。

【关键词】正弦脉宽调制；逆变电源；开关器件中图分类号： TM464 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）16-0239-004DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2018.16.111【Abstract】With the rapid development of China's industrialization and electronic technology，variable frequency speed regulation system is gradually involved in all aspects of people's lives.The key to realize variable frequency regulation is to produce real-time controllable power supply frequency output，that is，frequency conversion power supply.Because the duty cycle of SPWM varies sinusoidal with time，the output waveform can be approximated to sinusoidal wave after the processing.The purpose of frequency conversion can be achieved by controlling the frequency of sinusoidal wave in real time.In this paper，the principle of SPWM，modulation method，restriction condition and system realization method are introduced at first.Finally，the modulation mode and system realization method are compared and a conclusion is drawn.【Key words】Sinusoidal wave pulse width modulation；Frequency；Frequency conversion power supply；Switch device0 引言脉冲宽度调制（PWM）是指通过微处理器（MCU）的数字信号输出来控制模拟电路以达到预期效果的调制方式。

正弦脉宽调制（SPWM）控制2010-09-18 ylw527 + 关注献花 (4)为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波，使电动机的输出转矩平稳，从而获得优秀的工作性能，现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制(pulse width modulation, 简称pwm ) 控制的，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采用晶闸管变频器。

应用最早而且作为pwm 控制基础的是正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation, 简称 spwm)。

图3-1 与正弦波等效的等宽不等幅矩形脉冲波序列3.1正弦脉宽调制原理一个连续函数是可以用无限多个离散函数逼近或替代的，因而可以设想用多个不同幅值的矩形脉冲波来替代正弦波，如图3-1 所示。

图中，在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅的波形(假设分出的波形数目n=12)，如果每一个矩形波的面积都与相应时间段内正弦波的面积相等，则这一系列矩形波的合成面积就等于正弦波的面积，也即有等效的作用。

为了提高等效的精度，矩形波的个数越多越好，显然，矩形波的数目受到开关器件允许开关频率的限制。

在通用变频器采用的交-直-交变频装置中，前级整流器是不可控的，给逆变器供电的是直流电源，其幅值恒定。

从这点出发，设想把上述一系列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅不等宽的矩形脉冲波来替代(见图3-2)，只要每个脉冲波的面积都相等，也应该能实现与正弦波等效的功能，称作正弦脉宽调制(spwm)波形。

例如，把正弦半波分作n 等分(在图 3-2 中，n=9)，把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合，这样就形成spwm 波形。

同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲波等效。

这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效的spwm 波形称作单极式 spwm。

正弦脉宽调制的控制方法正弦脉宽调制（SPWM，Sine Pulse Width Modulation）是一种常用的电力电子调制技术，广泛应用于交流电力变换、逆变等领域。

本文将介绍正弦脉宽调制的基本原理、控制方法及其在实际应用中的优势。

一、正弦脉宽调制基本原理正弦脉宽调制是基于正弦波的周期性特点，通过改变脉冲的宽度实现对输出波形的控制。

在正弦脉宽调制中，输入的控制信号通常为一个正弦波，而输出信号则为一串脉冲，脉冲的宽度与输入信号的幅度成正比，频率与输入信号的频率相同。

通过改变输入信号的幅度，可以实现对输出信号的幅度调制；通过改变输入信号的频率，可以实现对输出信号的频率调制。

二、正弦脉宽调制控制方法1. 基于比较器的控制方法基于比较器的控制方法是正弦脉宽调制最常用的一种方法。

通过将正弦信号与一个三角波信号进行比较，得到一个脉冲信号。

这个脉冲信号的宽度与正弦信号的幅度成正比。

通过改变三角波信号的频率和幅度，可以实现对输出信号的频率和幅度的调制。

这种方法简单直观，实现方便。

2. 基于微处理器的控制方法随着微处理器技术的发展，基于微处理器的正弦脉宽调制控制方法也得到了广泛应用。

通过编写相应的软件算法，将正弦波信号转化为数字信号，然后通过微处理器的输出口控制输出信号的脉冲宽度。

这种方法可以实现对输出信号的高精度控制，并可以根据需要进行实时调整。

三、正弦脉宽调制的优势1. 输出波形质量高正弦脉宽调制可以实现对输出波形的精确控制，可以得到质量较高的正弦波输出。

相比于其他调制技术，如方波脉宽调制，正弦脉宽调制能够减少谐波的产生，降低输出波形的失真度。

2. 系统效率高正弦脉宽调制在输出功率不变的情况下，可以通过调整脉冲宽度来实现输出电压的调节。

与传统的线性电压调节方式相比，正弦脉宽调制可以大大提高系统的效率，减少能量的损耗。

3. 抗干扰能力强正弦脉宽调制在实际应用中，具有较强的抗干扰能力。

通过合理设计调制电路和滤波电路，可以有效抑制各种噪声和干扰信号的影响，提高系统的稳定性和可靠性。

正弦脉冲宽度调制的原理正弦脉冲宽度调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation，简称SPWM），是一种常用的调制技术，常用于电力电子领域中的逆变器和变频器等设备中。

该调制技术通过改变正弦波的脉冲宽度来实现对输出信号的调制，以达到控制输出电压和频率的目的。

SPWM的原理是利用一个基准正弦波信号和一个三角波信号进行比较，根据比较的结果来控制开关器件的开关时间，从而控制输出信号的脉冲宽度。

具体来说，当基准正弦波信号的幅值大于三角波信号时，开关器件关闭，输出信号的脉冲宽度为0；当基准正弦波信号的幅值小于三角波信号时，开关器件打开，输出信号的脉冲宽度为最大值。

通过不断调整三角波信号的频率和幅值，可以实现对输出信号的频率和幅值的调节。

SPWM技术具有以下几个特点：1. 高精度：SPWM技术可以实现对输出信号的精确控制，输出波形更加接近理想的正弦波。

这对于一些对输出波形质量要求较高的应用场合非常重要。

2. 低谐波含量：相比其他调制技术，SPWM技术可以有效降低输出信号的谐波含量，减少对其他设备的干扰。

这对于一些需要保持电网质量的应用场合尤为重要。

3. 高效率：SPWM技术可以实现对开关器件的高效利用，提高系统的能量转换效率。

这对于一些功率要求较高、对能量利用效率要求较严格的应用场合非常重要。

4. 调节范围广：SPWM技术可以通过调节基准正弦波信号和三角波信号的频率和幅值，实现对输出信号频率和幅值的广范围调节。

这使得SPWM技术在不同应用场合下都具有很大的灵活性和适应性。

SPWM技术在电力电子领域中有着广泛的应用。

例如，在逆变器中，SPWM技术可以将直流电源转换为交流电源，用于驱动交流电机等设备；在变频器中，SPWM技术可以实现对电机转速的精确调节，从而满足不同负载要求；在电力调制器中，SPWM技术可以实现对电力的精确控制，提高电能的利用效率。

正弦脉冲宽度调制是一种常用的调制技术，通过改变正弦波的脉冲宽度来实现对输出信号的调制。