SPWM及SVPWM的研究与DSP实现
潘高超（南通大学电气工程学院，江苏南通）摘要：基于异步电机矢量控制的变频调速系统因具有直流电机无可比拟的调速精度、调速范围和更快的响应速度，目前已成为国内外专家热学者们研究的热点。本文会对异步电动机变频调速系统进行研究与探讨，并在全面理解SPWM与SVPWM控制原理的基础上，提出以TMS320F2812DSP为核心的系统软、硬件设计方案，并分别结合SPWM和SVPWM技术实现开环VVVF调速系统。关键词：异步电机，变频调速，SPWM，SVPWM，DSP实现，开环VVVF调速中图分类号TM464中图分类号A
1引言
脉冲宽度调制技术PulseWidthModulatio
PWM是变频调速控制的核心技术之一，是实现所有控制算法和目标运算的重要途径。PWM技术的基本思想是：通过控制逆变电路中电力电子器件的开通或者关断，输出电压为幅值相等、宽度按照一定规律变化的脉冲序列，用这种高频脉冲序列代替期望的输出电压。这是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。SPWM就是在PWM的基础上改变调制脉冲方式，使得脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，其输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它是一种比较成熟且使用比较广泛的PWM波控制方法。该方法的实现有以下几种方案：（1）等面积法用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的波形很接近正弦波，但其存在计算繁琐，数据占用内存大，不能实时控制的缺点。（2）硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的，其原理就是把所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。该方法实现简单，可以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。但是，模拟电路的结构复杂，因而难以实现精确的控制。（3）软件生成法由于微机技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易，因此，软件生成法也就应运而生。软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法，其有两种基本算法：即自然采样法和规则采样法（4）低r