SPWM變頻調速的基本原理與在交流伺服電機中SPWM變頻調速方法

　　SPWM（Sinusoidal PWM）法是一種比較成熟的，目前使用較廣泛的PWM法。前面提到的採樣控制理論中的一個重要結論：衝量相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同。SPWM法就是以該結論為理論基礎，用脈衝寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關器件的通斷，使其輸出的脈衝電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應區間內的面積相等，通過改變調製波的頻率和幅值則可調節逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/365267.htm

　　

　　spwm變頻調速原理

　　

　　SPWM變頻調速的工作原理：

　　脈寬調製技術是利用通訊技術中的「調製」的概念，以所期望的波形作為調製波，而將被調 制的信號成為載波。

　　

　　SPWM的控制模式：

　　SPWM調製波是根據三角波與正弦波的交點來確定逆變器開關器件的通斷工作時刻的。

　　spwm的應用

　　SA8281型SPWM波發生器原理及在變頻器中的應用

　　脈寬調製技術通過一定的規律控制開關元件的通斷，來獲得一組等幅而不等寬的矩形脈衝波形，用以近似正弦電壓波形。脈寬調製技術在逆變器中的應用對現代電力電子技術以及現代調速系統的發展起到極大的促進作用。近幾年來，由於場控自關斷器件的不斷湧現，相應的高頻SPWM（正弦脈寬調製）技術在電機調速中得到了廣泛應用。SA8281是MITEL公司推出的一種用於三相SPWM波發生和控制的集成電路，它與微處理器接口方便，內置波形ROM及相應的控制邏輯，設置完成後可以獨立產生三相PWM波形，只有當輸出頻率或幅值等需要改變時才需微處理器的幹預，微處理器只用很少的時間控制它，因而有能力進行整個系統的檢測。保護和控制等。基於SA8281和89C52的變頻器具有電路簡單。功能齊全。性能價格比高。可靠性好等優點。

　　

　　單片機生成

　　市場上使用的很多單片機都有生成SPWM控制波形的功能，該生成波形外接驅動電路即可驅動功率橋，達到逆變的目的。應該說，只要具有PWM模塊和定時器模塊的單片機都可以完成此任務。

　　具體實現即首先將正弦表賦值給數組。然後PWM波形發生模塊每個PWM周期進入中斷，在ISR中按照正弦表更改PWM比較器的值，依次循環即可。

　　交流伺服電機中SPWM變頻調速方法

　　交流電機變頻調速系統中的關鍵部件之一就是逆變器，由於調速的要求，逆變器必須具有頻率連續可調、以及輸出電壓連續可調，並與頻率保持一定比例關係等功能。

　　利用脈衝寬度調製逆變器可實現變頻也變壓。如圖所示，因電壓的平均值和佔空比成正比，所以在調節頻率時，改變輸出電壓脈衝的佔空比，就能同時實現變頻和變壓。與圖1（a）相比，圖1（b）所示電壓周期增大（頻率降低），而佔空比減小，故平均電壓降低。

　　採用PWM方法控制逆變管的通、斷時，可獲得一組幅值相等、寬度相同的矩形脈衝，改變矩形脈衝的寬度可控制其輸出電壓，改變調製周期可控制其輸出頻率，同時實現變壓和變頻。因輸出電壓波形為矩形波，具有許多高次諧波成分。對電機來說，有用的是電壓的基波。為了減少諧波影響，提高電機的運行性能，應採用對稱的三相正弦波電源為三相交流電機供電。

　　正弦波脈寬調製型逆變器（SPWM）的輸出端可獲一組等幅而不等寬的矩形脈衝波形，來近似等效於正弦電壓波。SPWM脈寬調製波形，如圖2。當正弦值為最大值時，脈衝的寬度也最大，而脈衝的間隔則最小。反之，當正弦值較小時，脈衝的寬度也小，而脈衝的間隔則較大，這樣的電壓脈衝系列可以使負載電流中的高次諧波成分大大減少。

　　

　　

　　採用數字電路的SPWM逆變器，可採用以軟體為基礎的控制模式。優點是所需硬體少，靈活性好和智能性強。缺點是需要通過計算確定SPWM的脈衝寬度，有一定的延時和響應時間。隨著高速度、高精度多功能微處理器、微控制器和SPWM專用晶片的發展，採用微機控制的數位化SPWM技術已佔當今PWM逆變器的主導地位。

　　SPWM變頻調速系統，其中各部分的功用：

　　速度給定器：給定信號，控制頻率、電壓及正反轉。

　　平穩啟動迴路：使啟動加、減速時間可隨機械負載設定，以達到軟啟動的目的。

　　函數發生器：在輸出低頻信號時保持電機氣隙磁通一定，補償定子電壓降的影響。

　　電壓頻率變壓器：將電壓轉換為頻率，經分頻器、環形計數器產生方波，和經三角波發生器產生的三角波一起送入調製迴路。

　　電壓調節器：產生頻率和幅度可調的控制正弦波，送入調製迴路，送入調製迴路，在調製迴路中進行SPWM變換，產生三相的脈衝寬度調製信號。在基極迴路中輸出信號至功率電晶體基極，即對SPWM的主迴路進行控制，實現對永磁交流伺服電機的變頻調速。

　　電流檢測器：過載保護。