基于DSP的SPWM直接面積等效算法分析

開始的SPWM生成技術(shù)是采用模擬電路構(gòu)成三角波和正弦波發(fā)生電路，用比較器來(lái)確定他們的交點(diǎn)。這種方法電路復(fù)雜，精度較差，早已淘汰。后來(lái)人們采用單片機(jī)和微機(jī)生成SPWM波，但受硬件計(jì)算速度和算法計(jì)算量的影響，往往無(wú)法兼顧計(jì)算的精度和速度。再后來(lái)隨著具有強(qiáng)大運(yùn)算能力的DSP和一些新算法的出現(xiàn)，這一問(wèn)題得到了較好地解決。

　　1 算法的原理

　　一般SPWM波形的產(chǎn)生有以下幾種方法：自然采樣法、規(guī)則采樣法、低次諧波消去法直接面積等效法等。其中自然采樣法的精度很高，但他求解導(dǎo)通關(guān)斷點(diǎn)需要解一個(gè)超越方程，計(jì)算量很大，一般不被采用。低次諧波消去法計(jì)算復(fù)雜，只能用查表法，而且這種方法的波形頻率和幅值是不可以連續(xù)變化的。因此將主要分析規(guī)則采樣法，直接面積等效法這兩種方法的原理。

　　規(guī)則采樣法是從自然采樣法演變而來(lái)的，他由經(jīng)過(guò)采樣的正弦波(實(shí)際上是階梯波)與三角波相交，由交點(diǎn)得出脈沖寬度。這種方法只在三角波的頂點(diǎn)或底點(diǎn)位置對(duì)正弦波采樣而形成階梯波。其原理如圖1(a)所示。

　　其中：

　　Tz: 三角載波周期

　　M: 調(diào)制深度(正弦波與三角波幅值比)

　　t：某采樣時(shí)刻?

　　直接面積等效法的基本原理如圖1(b)所示。

　　在圖中的正弦半波波形中取一小區(qū)間[t，t+Δt]，其面積為S1，則與其面積相等的矩形脈沖面積為S2，寬度為δi。設(shè)正弦波幅值為Usin，調(diào)制度為M，矩形脈沖幅值為Us。有

　　式中k代表第k次采樣，N代表半周期內(nèi)對(duì)正弦波的采樣點(diǎn)。則IGBT的開關(guān)時(shí)間可如下計(jì)算：

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