基于基于STC系列单片机的系列单片机的SPWM波形实现波形实现
摘要：文章在比较了多种生成SPWM波的技术基础上，给出了利用等效面积法来产生SPWM波形的工作原理，
详细介绍了由单片机STCl2C5410AD的可编程计数器阵列PCA实现SPWM控制软件的编写过程，并给出了
SPWM中断服务程序的流程图。将结果应用于由MICA421驱动器驱动的四个MOSFET器件FQAl60N08所组成的
逆变桥上进行实际调试，实验结果表明，该方法具有电路简单、计算量小、实时性强的优点，采用在线计算和
查表技术相结合，较好的解决了实时控制的要求，具有较好的应用价值。 0 引言 近年来，随着逆变电
源在各行各业应用的日益广泛，采用正弦脉宽调制(SPWM)技术控制逆变电源提高
摘要：文章在比较了多种生成SPWM波的技术基础上，给出了利用等效面积法来产生SPWM波形的工作原理，详细介绍
了由单片机STCl2C5410AD的可编程计数器阵列PCA实现SPWM控制软件的编写过程，并给出了SPWM中断服务程序的流程
图。将结果应用于由MICA421驱动器驱动的四个MOSFET器件FQAl60N08所组成的逆变桥上进行实际调试，实验结果表明，
该方法具有电路简单、计算量小、实时性强的优点，采用在线计算和查表技术相结合，较好的解决了实时控制的要求，具有较
好的应用价值。
0 引言
近年来，随着逆变电源在各行各业应用的日益广泛，采用正弦脉宽调制(SPWM)技术控制逆变电源提高整个系统的控制效
果是人们不断探索的问题。对SPWM的控制有多种实现方法，其一是采用模拟电路、数字电路等硬件电路产生SPWM波形，
该方法波形稳定准确，但电路复杂、体积庞大、不能进行自动调节；其二是借助单片机、DSP等微控制器来实现SPWM的数
字控制方法，由于其内部集成了多个控制电路，如PWM电路、可编程计数器阵列(PCA)等，使得这种方法具有控制电路简
单、运行速度快、抗干扰性强等优点。本文介绍一种利用STC系列单片机实现SPWM波形的方法，并将由STCl2C5410AD产
生的单极性SPWM波应用于单相逆变电源，实验结果证明了利用其实现SPWM波形的可行性和有效性。
1 正弦脉宽调制技术SPWM
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。
图l为SPWM面积等效法原理示意图。
假设所需的输出正弦电压为U0=Umsinωt，式中：Um为正弦波幅值。利用面积等效法正弦波小块面积S1与对应脉冲面积
S2相等的原则，将正弦波的正半周分为N等分，则每一等分的宽度为兀／N，计算出半个周期内N个不同的脉宽值。相关公式
如下：
正弦波S1面积为：
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