一文解析stm32產生spwm原理及程序

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一文解析stm32產生spwm原理及程序

發表於 2018-05-18 09:11:49

　　SPWM（Sinusoidal PWM）法是一種比較成熟的，目前使用較廣泛的PWM法。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。本文主要詳解stm32產生spwm原理及程序，首先來了解一下生成SPWM波的基理是什麼，具體得跟隨小編一起來了解一下。

　　生成SPWM波的基理

　　由於正弦交流量是典型的模擬量，傳統發電機難以完成高頻交流電流輸出，而功率半導體器件於模擬狀態工作時產生的動態損耗劇增，於是，用開關量取代模擬量成為必由之路，並歸結為脈衝電路的運行過程，從而構成了運動控制系統中的功率變換器或電源引擎。典型的H橋逆變電路很容易理解（圖1a）

　　

　　對角聯動的兩個開關器件和與之對應的另一組對角橋臂同時實施交替的開關作業時，建立運行後，流經負載的電流即為交流電流（圖1b），考慮到功率器件關斷時的滯後特性避免造成短路，通常都做成（圖1c）的波形結構。顯然開關器件輸出的是方波（矩形波）交流電流。

　　在交流應用場合，多數負載要求輸入的是正弦波電流。

　　電工學認為，周期性的非正弦交流量是直流、正弦波和餘弦波等分量的集合，或者是非正弦波也可以分解為相位差和頻率不同的正弦波以及直流分量。

　　不良波形或失真嚴重的正弦交流量必然產生大量的低次、高次及分數諧波，豐富的諧波分量與基波疊加的情景使得正負峰值幾乎同時發生，換向突變時急劇的運動狀態將對負載造成衝擊並導致負載特性的不穩定或漂移，又加重了濾波器件的負擔，損耗也隨之增大，非但降低了電網的功率因數，還對周邊設備造成不良影響。

　　在高頻化和大功率電力變換場合，裝置內部急劇的電流變化，不但使器件承受很大電磁應力，並向裝置周圍空間輻射有害電磁波汙染環境，這種電磁幹擾（Electro Magnetic Interference簡稱EMI）還會引發周圍設備的誤動作及造成電能計量紊亂。抑制諧波和EMI的防禦仍為重要課題或技術指標。

　　可見，簡單的方波在功率應用場合下顯示出了不盡如人意的一面。當然，在不觸及負載特性、能量轉換效率、環境汙染和系統綜合技術指標以及小功率應用場合的前提下，就控制方法而言則顯得容易些。

　　自然採樣法是一種基於面積等效理念的能量轉換形式，其原理極為簡單而且直觀，並具備十分確切的數理依據，通用性及可操作性也很強。當正弦基波與若千個等幅的三角載波在時間軸上相遇時，並令正弦波的零點與三角波的峰點處於同相位（圖2a），所得的交點（p）表達為時間意義上的相位角和對應的瞬時幅值，交點間的相位區間段表示以正弦部分為有效輸出的矩形脈衝群（圖2b）。

　　

　　由此，SPWM波的基本概念是每一周期的基波與若千個載波進行調製（載波的數量與基波之比即為載波比），並依次按正弦函數值定位的有效相位區間集合成等幅不等寬且總面積等效於正弦量平均值的正弦化脈衝序列。對應於正弦量的正負半周，實施雙路調製或單路分相處理及放大後，控制驅動功率開關器件運行，最終得正弦化交流量的樣本波形如（圖3）所示，濾波後流經負載的電流即為正弦波電流。

　　

　　stm32產生spwm原理及程序

　　SPWM波的形成原理

　　利用正弦波的各點幅值成正弦變換的思想，我們可以類似的採取在一系列方波中，讓佔空比中高度不變，佔空比大小呈正弦變換的這樣的一種做法，這樣佔空比大小呈正弦變換的波我們稱之為SPWM波。網上有生成正弦波採樣點數組的軟體，可以選擇採樣點數和精度。本次實驗中就需要用這個軟體來產生我們需要的正弦表。

　　STM32產生SPWM程序

　　

　　

　　

　　

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