採用MATLAB對SPWM進行輔助設計

2021-01-08 電子產品世界

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/179556.htm

1概述

傳統的SPWM採用頻率數倍於正弦波的三角波調製正弦波，可得到近似於正弦波的輸出。三角波的頻率越高，即載波比越高，諧波的頻率就越高，輸出端濾波器就更容易去除諧波。在輸出頻率固定的場合，如正弦波逆變電源，其輸出頻率固定在50Hz左右，這種場合採用軟體設計可降低系統的成本，一般將數據存入存儲器，通過CPU的定時器中斷調用可完成SPWM控制。在變頻場合，如三相交流異步電機的驅動，由於需要輸出三相變頻的SPWM信號，一般採用8254可編程定時器，以減少CPU的工作量。

SPWM設計採用傳統方法得到的正弦波較理想，由於三角波是超越方程，正弦信號用單片機產生也較困難，因此，傳統方法較難實現。現在有許多新方法產生，這些方法實現簡單但對生成的正弦波影響不大，如對稱規則採樣法，雙緣調製法等。

MATLAB是一個高級的數學分析與運算軟體，具有強大的計算功能。SPWM控制通過MATLAB進行分析和設計，可取得事半功倍的效果。

以下的分析若無特殊說明，均基於雙極型調製，基頻為50Hz的SPWM控制。

2SPWM數據的計算

採用MATLAB可方便地得到正弦波與三角波的交點。在判斷交點時，可通過交點的數學定義來判斷。所謂交點，就是在交點附近時刻兩函數之差值的絕對值趨於0，而在交點附近的極小區域，離交點越遠，差值的絕對值逐漸增大。以下子程序為計算交點的MATLAB程序。x為基波數據，y為載波數據，m為交點時刻數據。

fori=2:n

if(abs(x(i)－y(i))=abs(x(i＋1)－y(i＋1)))＆(abs(x(i)－y(i))=abs(x(i－1)－y(i－1)))

m(j)=i;

j=j＋1

end;

end;

3各種SPWM算法的分析

（1）傳統的SPWM法

將50Hz的正弦波與10kHz的三角波相交，將採樣的數據存為n。

計算功率頻譜程序

l=fft(n,1024);

p=l.＊conj(1)/1024;

f=l:1024;

plot(f,p,｀b');

由以上程序可得輸出頻譜圖，如圖1所示。

圖1中橫軸為數字頻率，數字n對應的頻率f=50n

將三角波頻率提高4倍，輸出頻譜圖如圖2所示。

可見，隨著三角波頻率的提高，輸出的電壓中諧波頻率也隨之提高。

圖1m=0.94,f=2.5kHz對應的輸出頻譜


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