实现SPWM技术的方法

1.SPWM波形的软件生成

SPWM波形可以由模拟和数字电路用调制的方法生成，随着微机控制技术的发展，用软件生成SPWM波形已经成为可能，因此，目前SPWM波形的生成和控制多用微机实现。

按照SPWM的基本原理，对正弦波与三角波的交点进行脉冲宽度与间隙时间采样，从而生成SPWM波形，这种方法叫做自然采样法。但是，用该法推导出来的公式是一个超越方程，难以求解，计算工作量过大，为此，工程实用的方法是规则采样法。规则采样法既力求采样效果尽量接近自然采样法，又不必花费过多的计算机运算时间。规则采样法是用三角波的峰值与正弦波的交点，作一水平线，该水平线与三角波的截点作为脉冲宽度与间隙时间采样点，所得脉冲宽度与自然采样法很接近，而计算工作量可减轻。图11-17为产生SPWM波形的规则采样法。

图11-17 产生SPWM波形的规则采样法

仍以三角形作为载波。在三角形负峰值这一固定时刻找到正弦调制波的对应点（如D点），以此点电压u_rD作采样电压。在三角载波上由u_rD水平线（自然法是u_rD弧线）截得A、B两点，从而确定了脉冲时间t₂（从图11-17中可以看出，所得脉冲宽度与自然采样法非常接近），并在t_A、t_B时刻控制开关器件的通断。由三角形相似可得

此公式较简洁，计算工作量可减轻。

规则采样法还有多种取法（如取三角载波正峰值与正弦波对应点进行采样），另外锯齿波等也可作为载波，选取标准都是在输出波形产生的谐波多少与实现的难易程度之间权衡。

在用软件生成SPWM时，通常用两种方法：(www.xing528.com)

（1）查表法 根据不同的调制度M和正弦调制信号的角频率ω_r，先离线计算出各开关器件的通、断时刻，把计算结果存于EPROM中，运行时根据需要查表读出各相脉宽时间和间隙时间，进行实时控制。查表法适用于计算量较大、在线计算困难的场合。

（2）实时计算法 事先在内存中存入正弦函数表和不同载波频率时的T_c／2，运行时按采样原理和计算公式进行在线计算，求得所需数据，适用于计算量不大的场合。

实际所用的方法往往是上述两种方法的结合，即先离线进行必要的计算存入内存，运行时再进行较为简单的在线计算。

2.集成电路芯片

现已有专门产生SPWM波形的大规模集成电路芯片，采用专用芯片可简化控制电路和软件设计，降低成本，提高可靠性。现在市场上有全数字化三相SPWM芯片HEF4752、SLE4520、MA818和8XC196MC。

（1）HEF4752芯片 此芯片可提供三组互差120°的互补输出SPWM控制脉冲，以供驱动逆变器六个功率开关器件产生对称的三相输出，适用于功率晶体管。它依据SPWM形成原理，采用不对称规则采样，对一个等宽矩形脉冲从两侧边缘各用一个可变的角度调制成SPWM波，即采用的是脉冲宽度双边缘正弦调制方式。该芯片有8段载波比（15、21、30、42、60、84、120、168）自动切换，调制频率范围为0～200Hz，开关频率一般不超过2kHz。

（2）SLE4520芯片 此芯片实际是三个定时器或计数器，由三个预置减计数器通过8位数据总线接受来自微机的地址和脉宽数据，将8位数据转化为相应宽度的矩形脉冲（脉冲宽度由减计数器内的数值决定），为单边缘调制。六个输出产生三相PWM矩形脉冲，互差120°，以控制逆变器的六个开关器件，其开关频率和输出频率分别可达23.4kHz和2.6kHz。芯片内有一个四位死区锁存器，可设置逆变桥同相上、下两开关器件转换的死区时间，以防直通事故。还有一“禁止：信号”端，当其为高电平时，将使功率开关器件处于关断状态，可以方便地实现各种保护。

（3）MA818芯片 此芯片采用规则采样法，属双边缘调制。其三角载波频率可供选择，最高可达24kHz，调制频率可达4kHz。