基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析
spwm原理
spwm原理
Spwm（全称Space Vector Pulse Width Modulation空间矢量脉宽调制）是一种脉宽调制的技术，它的工作原理是将多相电路的控制电压经由三相线性变换，转换成三相空间矢量，覆盖基三角形之下的六个等边三角形，以此来实现自变换。
在任何一个瞬间，由于只有三个相位和两个矢量之间的转换，这就解释了为什么说spwm是一种2至3状态变化，它可以将多相电路同步成为可控电流，从而可以控制多相设备的供电。
与普通的脉宽调制相比，spwm有以下优势：它可以生成更宽的调制范围，由于它加入了空间矢量，可以更好地抑制电动机电流和电压逆变；它可以更快地把电流转换完成；它还具有很高的非线性和负载容性，能够更好地应对各种环境振荡，最重要的是，其运行对环境没有辐射影响。
因此，由于其良好的特性，Spwm在电动机领域，特别是传动电机控制，驱动系统等领域，被广泛的应用。
三相逆变器SPWM调制原理
三相逆变器SPWM调制原理PWM控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM技术。
常用的PWM技术主要包括：正弦脉宽调制(SPWM)、选择谐波调制（SHEPWM）、电流滞环调制（CHPWM）和电压空间矢量调制（SVPWM）。
在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
图1.1中各个形状的窄脉冲在作用到逆变器中电力电子器件时，其效果是相同的，正是基于这个理论，SPWM调制技术才孕育而生。
重要理论基础——面积等效原理a)矩形脉冲 b)三角脉冲c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数图1.1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲把接收调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形，通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，其中等腰三角波应用最多。
因为等腰三角波上任何一点的水平宽度和高度呈线性关系且左右对称，当它与任何一个平缓变化的调制信号波相交时，这正好符合PWM控制的要求。
在调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。
2.电压型SPWM逆变电路控制方法2.1单极性与双极性控制（1）如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。
（2）如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式（图2.1所示）。
图2.1双极性PWM控制方式2.2同步调制与异步调制在同步调制与异步调制中主要是对载波比进行调制，载波比就是载波频率f c与调制信号频率f r之比N，既N = f c / f r；另一个相关的概念就是调制度，调制度是调制波幅值Ar与载波幅值Ac之比，即Ma＝Ar/Ac。
（1）同步调制——N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。
基本同步调制方式，f r 变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定；三相电路中公用一个三角波载波，且取N 为3的整数倍，使三相输出对称；为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数；f r 很低时，f c 也很低，由调制带来的谐波不易滤除；f r 很高时，f c 会过高，使开关器件难以承受。
DSP28335实现SPWM
PWM一、什么是PWM？PWM就是根据面积等效原理，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。
脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，称为SPWM。
调制系数：m=调制波幅度/载波幅度。
在保持载波幅度一定的情况下，通过改变调制波幅度，即改变调制系数，可以在直流侧电压一定的条件下，调节输出交流基波电压有效值大小。
通过改变调制波的幅度，可以实现PWM逆变电路的变压。
载波比：N=载波频率/调制波频率。
根据载频三角波和调制波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为同步调制、异步调制和分段同步调制。
二、两种常见的PWM波形：1、三点式（单极性、三电平）2、两点式（双极性、两电平）三、实现方法1、硬件调制法用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路，用比较器来确定它们的交点，在交点时刻对开关器件的通断进行控制，就可以生成SPWM波。
2、软件生成法（1）自然采样法以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较，在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断，这就是自然采样法。
其求解复杂，难以在实时控制中在线计算，工程应用不多。
（2）规则采样法（对称）经推导，设一个正弦波周期采样N 个点，则每个采样周期内的脉冲宽度为)2sin 1(2N k a T c πδ+=，k=1，2，3，…，N-1。
若时基计数器工作在向上向下计数模式，设周期寄存器PRD 的值为M ，每个计数脉冲周期为t ，则t M T c ⨯=2，脉冲宽度为)2sin 1(N k a t M πδ+⨯⨯=。
D 点值为)2sin 1(22Nk a M t πδ+⨯=，即为比较寄存器的值。
四、控制电路采用180°导电型方波控制方式，同一相上、下两个桥臂交替通电，互补通断。
五、程序代码1、初始化系统控制2、初始化GPIO3、清除所有中断并初始化中断向量表for(i=0;i<100;i++){SV1V4[i]=(1+sin(2*3.14*i/99))*1000; //采样100个点 }interrupt void epwm1_isr(void){// 更新CMPA和CMPB比较寄存器的值j++;if(j<=99)EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA=SV1V4[j];elsej=0;//清除这个定时器的中断标志位EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT = 1;//清除PIE应答寄存器的第三位，以响应组3内的其他中断请求；PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP3;}4、初始化EPWMvoid InitEPwm1Example(){// Setup 时基时钟EPwm1Regs.TBPRD = 2000; // 设置PWM周期为2*2000个时钟周期 EPwm1Regs.TBPHS.half.TBPHS = 0x0000; // 相位寄存器清零EPwm1Regs.TBCTR = 0x0000; //时基计数器清零// Setup 比较寄存器EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = EPWM1_MIN_CMPA; // Set compare A value EPwm1Regs.CMPB = EPWM1_MAX_CMPB; // Set Compare B value// Setup 计数模式EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_COUNT_UPDOWN; //增减计数模式EPwm1Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_DISABLE; //禁止相位控制EPwm1Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = 7; // Clock ratio to SYSCLKOUT EPwm1Regs.TBCTL.bit.CLKDIV = 7;// 设置比较寄存器的阴影寄存器加载条件：时基计数到0EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWAMODE = CC_SHADOW;EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWBMODE = CC_SHADOW;EPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADAMODE = CC_CTR_ZERO; // Load on ZeroEPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADBMODE = CC_CTR_ZERO;// Set actionsEPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_SET; // CTR=CAU时，置高EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAD = AQ_CLEAR; // CTR=CAD时，置低EPwm1Regs.AQCTLB.bit.CBU = AQ_CLEAR; // CTR=CBU时，置低EPwm1Regs.AQCTLB.bit.CBD = AQ_SET; // CTR=CBD时，置高// 1次0匹配事件发生时产生一个中断请求；EPwm1Regs.ETSEL.bit.INTSEL = ET_CTR_ZERO; //选择0匹配事件中断 EPwm1Regs.ETSEL.bit.INTEN = 1; // 使能事件触发中断EPwm1Regs.ETPS.bit.INTPRD = 1; // 1次事件产生中断请求//Setup DeadbandEPwm1Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE = DB_FULL_ENABLE;//上升沿和下降沿EPwm1Regs.DBCTL.bit.POLSEL = DB_ACTV_LO;//极性选择控制EPwm1Regs.DBCTL.bit.IN_MODE = DBB_ALL;//ePWMxB是双边沿延时输入源 EPwm1Regs.DBRED = EPWM1_MIN_DB;EPwm1Regs.DBFED = EPWM1_MIN_DB;}。
spwm原理
spwm原理
SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）是一种调制技术，用于将直流电压转换成交流电压。
它通过改变一个周期内脉冲的宽度，以在不同的时间点上施加不同的电压，并最终形成一个近似正弦波的输出。
SPWM的原理是通过将一个完整的周期分成很多短时间段，
并在每个时间段内施加一定的电压。
这些时间段可以被视为不同的采样点，通过改变每个时间段内脉冲的宽度来改变电压的幅值。
为了生成一个近似正弦波形的输出，这些脉冲的宽度需要按照正弦函数的规律变化。
SPWM的关键在于如何确定每个时间段内脉冲的宽度。
一种
常见的方法是使用三角波载波信号和参考信号进行比较，以得到需要施加的电压值。
三角波载波信号的频率通常比参考信号的频率高，因此每个周期内会产生多个脉冲。
通过比较三角波载波信号与参考信号的大小，确定脉冲的宽度。
如果参考信号的幅值大于三角波的幅值，则脉冲宽度增加，反之则减小。
通过不断调整每个时间段内脉冲的宽度，就可以在输出端生成一个接近正弦波形的电压信号。
这种调制技术被广泛应用于交流电压变换、电机控制等领域，能够提供高效、稳定的电压输出。
总结一下，SPWM利用调整脉冲的宽度来改变电压幅值，通
过比较三角波载波信号和参考信号来确定脉冲宽度的变化，从
而生成一个近似正弦波形的输出电压。
这种调制技术在电压变换和电机控制等领域有着广泛的应用。
(完整word版)SPWM逆变器原理讲解
SPWM 逆变器原理所谓的SPWM 波形就是与正弦波形等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形如图1 所示，等效的原则是每一区间的面积相等1 概述逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导体器件BJT，IGBT，GTO 等的发展和PWM 的控制技术的日趋完善，使SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。
PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控制技术又有许多种，并且还在不断发展中，但从控制思想上可分为四类，即等脉宽PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法，其中利用SPWM 控制技术做成的SPWM 逆变器具有以下主要特点：（1）逆变器同时实现调频调压，系统的动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。
（2）可获得比常规六拍阶梯波更接近正弦波的输出电压波形，低次谐波减少，在电气传动中，可使传动系统转矩脉冲的大大减少，扩大调速范围，提高系统性能。
（3）组成变频器时，主电路只有一组可控的功率环节，简化了结构，由于采用不可控整流器，使电网功率因数接近于1，且与输出电压大小无关。
2 SPWM 逆变器原理2.1 SPWM 波形所谓的SPWM 波形就是与正弦波形等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形如图 1 所示，等效的原则是每一区间的面积相等。
如图把一个正弦波分作几等分（如图1a 中，n=12）然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合（如图1b），这样由几个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波等效，称作SPWM 波形。
spwm的基本原理及应用
SPWM的基本原理及应用1. 什么是SPWMSPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）是一种广泛应用于电力电子系统中的调制技术。
它的基本原理是通过改变脉冲的宽度来控制电平的占空比，从而实现模拟信号的传输和处理。
2. SPWM的基本原理SPWM的基本原理是将模拟信号转化为脉冲信号，并通过改变脉冲的宽度来控制输出电平的大小。
其过程可简要描述如下：•将模拟信号与参考信号进行比较，得到比较值；•根据比较值生成目标脉冲宽度；•根据目标脉冲宽度生成脉冲信号；•将脉冲信号经过滤波器处理，得到SPWM波形；•将SPWM波形用于控制电力电子系统中的各种元件。
3. SPWM的应用SPWM在电力电子系统中有广泛的应用，主要体现在以下几个方面：3.1 变频调速SPWM可用于交流电机的调速控制。
通过改变SPWM信号的占空比，可以调节交流电机的转速。
这种调速方式可以实现平稳的启动和较宽的速度调节范围，被广泛应用于工业生产中。
3.2 逆变变换SPWM可以将直流电能转换为交流电能。
通过对输入电压进行SPWM控制，可以实现直流电源向交流电源的转换。
这在太阳能光伏系统和风能发电系统中得到了广泛应用。
3.3 无线通信SPWM可以用于调制和解调无线通信信号。
通过控制SPWM信号的频率和幅度，可以实现数据的传输和接收。
这在无线通信领域中被广泛应用，如蓝牙、Wi-Fi等。
3.4 其他应用领域除了上述应用之外，SPWM还可以用于灯光控制、UPS系统、电力质量调节等方面。
它能够实现高效能的能量转换和精确的信号调节，广泛应用于各种电力电子设备中。
4. 结语SPWM作为一种重要的调制技术，具有广泛的应用前景。
通过对模拟信号的转换和脉冲宽度的调节，它能够实现多种电力电子系统的控制和调节。
在未来的发展中，SPWM将会进一步完善和应用于更多领域，推动电力电子技术的发展。
三相spwm原理
三相spwm原理三相spwm（脉宽调制-矢量控制器）是一种用于控制三相不同谐波类型的电力传动装置的最新技术。
它利用三相端口的脉宽调制原理，将目标电流和实际电流进行比较，从而调节电机的输出功率和转矩，实现传动装置的强大性能。
此外，三相spwm还可以传输一定程度的正弦波信号，以改善系统性能、降低噪声和减少体系结构负荷。
三相spwm原理主要根据三相脉宽调制原理控制电机，将目标电流和实际电流进行比较，调节电机的输出功率和转矩，实现传动装置的强大性能。
其原理的核心部分主要包括三相脉宽调制、采样环路控制、时域滤波器以及反馈回路控制。
首先，三相spwm脉宽调制原理是将电机驱动器的三路脉冲调制为脉冲宽度调制（PWM）信号，即U，V，W三个相位的输出电压和电流的幅值及相位都可以由控制脉冲的宽度和频率来调节。
由此，可以改变控制环路的控制电压，控制调节电流，达到调制电机的电流和转矩的作用。
其次，采样环路的目的是采样实际的电机转矩和电流，以用于比较和调节。
其原理是将目标电流和实际电流，以及目标转矩和实际转矩，进行采样，然后通过比较得出差值，对比差值来控制脉冲宽度比例（PWM），从而控制电机的实际转矩和电流。
第三，时域滤波器的作用是通过滤波器滤除motor的非稳定性，以实现精确控制。
一般采用有限时域滤波器（FINED），其原理是在采样信号后，通过设置滤波器，以获滤除控制环路中的噪声，从而滤除信号采样和控制中的非稳定性，达到信号放大和精确控制的效果。
最后，反馈回路控制是目前三相spwm中最重要的控制，它根据电机转矩和电流的反馈，通过调节三端口的脉冲宽度来调节电机的输出功率和转矩，实现传动装置的强大性能。
这是由于电机的电流具有可控性，它能够反馈当前的转矩和电流，从而可以更精确地控制电机。
通过以上介绍，可以看出三相spwm原理是一种强大的技术理论，它将脉宽调制、采样环路控制、时域滤波器和反馈回路控制相结合，控制低电压三相异步电动机，调整电机的输出功率和转矩，改善系统性能，更节约能源，为传动机械领域的发展做出贡献。
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计DSP（数字信号处理器）是一种专门用于实时数字信号处理的微处理器。
在电力电子领域中，DSP常用于三相SPWM（正弦波脉宽调制）变频电源的设计和控制。
三相SPWM变频电源是一种将直流电源转换为交流电源的装置，经过SPWM调制后可以有效地控制输出电压的频率和电压值。
设计一个基于DSP的三相SPWM变频电源需要考虑以下几个方面：1.系统拓扑设计：在设计之前，需要确定所采用的系统拓扑。
常用的变频电源拓扑包括单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和电流源逆变器。
选择合适的拓扑结构将有利于系统的性能和控制。
2.DSP控制算法：DSP的控制算法是实现正弦波脉宽调制（SPWM）的核心部分。
SPWM是一种基于三角波的脉宽调制技术，通过控制三角波与正弦波的比较，可以得到合适的脉冲宽度，实现输出电压的调节。
常用的控制算法包括基于查表法和基于直接数字控制（DDC）的算法。
3.输出滤波设计：变频电源输出的电压是脉冲宽度调制信号，需要通过输出滤波电路将其转换为纯正弦波。
根据设计需求，可以选择合适的滤波电路结构，并选择合适的滤波器参数，以达到所需的输出电压波形和谐波含量。
4.保护回路设计：考虑到系统稳定性和操作安全性，需要设计合适的保护回路。
常见的保护回路包括过流保护、过温保护、过压保护等。
这些保护回路可以通过在DSP中实现相应的保护算法来实现。
5.DSP控制板设计：根据DSP的控制算法，设计相应的DSP控制板。
控制板包括DSP芯片、模数转换器（ADC）、数字模拟转换器（DAC）、输出滤波器、保护电路等。
在设计过程中需要考虑电路布局、信号隔离和噪声抑制等问题。
6.性能测试与优化：设计完成后，需要对系统进行性能测试，并根据测试结果进行系统优化。
主要测试项包括输出电压的纹波、变频电源的效率、稳定性和响应速度等。
总结：基于DSP的三相SPWM变频电源的设计需要考虑系统拓扑设计、DSP控制算法、输出滤波设计、保护回路设计、DSP控制板设计以及性能测试与优化。
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基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析
DSP 技术芯片的出现极大的改善了开关电源的研发和设计思路，也为工程师的研发工作提供了诸多便利。
在今明两天的方案分享中，我们将会为大家分
享一种基于DSP 技术的三相逆变电源设计方案。
在今天的分享中，我们首先就这一三相逆变电源的SPWM 调制原理进行简要介绍和分析。
在本方案所设计的这一基于DSP 技术而研制的逆变器电路中，核心部分主要采用的是美国TI 公司生产的TMS320LF2407A DSP 芯片。
在确定了DSP 技术芯片的核心控制理念后，接下来我们就能够根据数字控制思想构建通用的变
换器系统平台。
此变换器平台硬件上具有通用性，不仅适用于500W 的三相逆
变电源，对于输出性能有不同要求的逆变器，只需对软件进行修改即可满足要求。
本方案的设计指标为输入电压220V(AC)，输出电压110V(AC)，频率
50Hz，输出功率500W，输出电流4.5A，输出总谐波因数(THD)2%。
系统原理图如下图图1 所示。
图1 基于DSP 技术的三相逆变电源系统原理图
系统构成
从图1 所给出的系统原理图可知，整个基于DSP 技术芯片所研发的三相逆变电源系统由输入整流滤波、全桥逆变、输出滤波、驱动隔离、数字控制器、辅
助电源等部分构成。
其中，基于DSP 技术的数字控制器主要为功率电路中给开关管提供门极驱动数字信号。
在整个三相逆变电源系统中，特定的驱动信号是根据控制指令的比较综合，
通过某种调节规律及调节方式获得的。
在数字控制器DSP 中，还包括时序控制等。
而驱动隔离部分主要是给功率主电路的开关管提供驱动模拟信号，即通过。