PWM和SPWM.doc

PWM（Pulse Width Modulation）和SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）是两种常见的数字调制技术，尤其在电力电子领域广泛应用。PWM是一种通过调整脉冲宽度来改变平均输出电压的技术，其核心思想是通过改变方波的占空比来调整输出电压的有效值。在电动车电机调速、阀门控制等场景中，PWM因其简洁高效而被广泛采用。 SPWM是在PWM的基础上进一步优化，它的目标是使输出波形接近正弦波。在SPWM中，脉冲宽度按照正弦规律变化，通过适当的滤波处理，可以生成近似正弦的波形。这一技术常用于交流直流逆变器，如高级UPS系统，以及三相变频器中，以模拟市电的三相输出。SPWM方法基于采样控制理论，即冲量相等但形状不同的窄脉冲对有惯性的环节作用效果相似。通过控制逆变电路中开关器件的通断，使输出脉冲电压的面积与期望的正弦波在相应区间内的面积相等，从而调节输出电压的频率和幅值。 实现SPWM有多种方法： 1. **等面积法**：直接根据SPWM原理计算脉冲宽度和间隔，存储在微机中并通过查表生成PWM信号。这种方法得到的波形接近正弦，但计算复杂，数据量大，不适宜实时控制。 2. **硬件调制法**：利用正弦波作为调制信号，等腰三角波作为载波，通过比较器确定交点，控制开关器件通断，生成SPWM波形。此方法实现简单，但模拟电路复杂，控制精度有限。 3. **软件生成法**： - **自然采样法**：以自然交点控制开关器件的通断，得到最接近正弦的SPWM波，但计算繁琐，不易实现实时控制。 - **规则采样法**：分为对称规则采样和非对称规则采样，通过三角波对正弦波采样得到阶梯波，再控制开关器件，简化了计算，便于实时运算，但直流电压利用率较低。 4. **低次谐波消去法**：通过消除特定低次谐波来优化波形，但这可能导致未消除谐波幅值较大，且计算复杂。 5. **梯形波与三角波比较法**：通过梯形波和三角波的比较，提高直流电压利用率，同时控制开关器件，这种方法兼顾波形质量和直流电压效率。 这些方法各有优缺点，选择哪种方法取决于具体的应用需求和系统设计。在实际应用中，工程师会根据系统的性能指标、成本和控制复杂性来选择合适的SPWM调制策略。