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一文解析stm32產(chǎn)生spwm原理及程序

時(shí)間：2020-12-08 01:44:10
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[導(dǎo)讀]本文主要詳解stm32產(chǎn)生spwm原理及程序。


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(jié)論為理論基礎(chǔ)，用脈沖寬度按正弦規(guī)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(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。本文主要詳解stm32產(chǎn)生spwm原理及程序，首先來了解一下生成SPWM波的基理是什么，具體得跟隨小編一起來了解一下。


生成SPWM波的基理


由于正弦交流量是典型的模擬量，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)難以完成高頻交流電流輸出，而功率半導(dǎo)體器件于模擬狀態(tài)工作時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)損耗劇增，于是，用開關(guān)量取代模擬量成為必由之路，并歸結(jié)為脈沖電路的運(yùn)行過程，從而構(gòu)成了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)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(duì)角聯(lián)動(dòng)的兩個(gè)開關(guān)器件和與之對(duì)應(yīng)的另一組對(duì)角橋臂同時(shí)實(shí)施交替的開關(guān)作業(yè)時(shí)，建立運(yùn)行后，流經(jīng)負(fù)載的電流即為交流電流（圖1b），考慮到功率器件關(guān)斷時(shí)的滯后特性避免造成短路，通常都做成（圖1c）的波形結(jié)構(gòu)。顯然開關(guān)器件輸出的是方波（矩形波）交流電流。
　　
在交流應(yīng)用場(chǎng)合，多數(shù)負(fù)載要求輸入的是正弦波電流。
　　
電工學(xué)認(rèn)為，周期性的非正弦交流量是直流、正弦波和余弦波等分量的集合，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(yán)重的正弦交流量必然產(chǎn)生大量的低次、高次及分?jǐn)?shù)諧波，豐富的諧波分量與基波疊加的情景使得正負(fù)峰值幾乎同時(shí)發(fā)生，換向突變時(shí)急劇的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將對(duì)負(fù)載造成沖擊并導(dǎo)致負(fù)載特性的不穩(wěn)定或漂移，又加重了濾波器件的負(fù)擔(dān)，損耗也隨之增大，非但降低了電網(wǎng)的功率因數(shù)，還對(duì)周邊設(shè)備造成不良影響。
　　
在高頻化和大功率電力變換場(chǎng)合，裝置內(nèi)部急劇的電流變化，不但使器件承受很大電磁應(yīng)力，并向裝置周圍空間輻射有害電磁波污染環(huán)境，這種電磁干擾（Electro Magnetic Interference簡(jiǎn)稱EMI）還會(huì)引發(fā)周圍設(shè)備的誤動(dòng)作及造成電能計(jì)量紊亂。抑制諧波和EMI的防御仍為重要課題或技術(shù)指標(biāo)。
　　
可見，簡(jiǎn)單的方波在功率應(yīng)用場(chǎng)合下顯示出了不盡如人意的一面。當(dāng)然，在不觸及負(fù)載特性、能量轉(zhuǎn)換效率、環(huán)境污染和系統(tǒng)綜合技術(shù)指標(biāo)以及小功率應(yīng)用場(chǎng)合的前提下，就控制方法而言則顯得容易些。
　　
自然采樣法是一種基于面積等效理念的能量轉(zhuǎn)換形式，其原理極為簡(jiǎn)單而且直觀，并具備十分確切的數(shù)理依據(jù)，通用性及可操作性也很強(qiáng)。當(dāng)正弦基波與若千個(gè)等幅的三角載波在時(shí)間軸上相遇時(shí)，并令正弦波的零點(diǎn)與三角波的峰點(diǎn)處于同相位（圖2a），所得的交點(diǎn)（p）表達(dá)為時(shí)間意義上的相位角和對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)幅值，交點(diǎn)間的相位區(qū)間段表示以正弦部分為有效輸出的矩形脈沖群（圖2b）。
　　


由此，SPWM波的基本概念是每一周期的基波與若千個(gè)載波進(jìn)行調(diào)制（載波的數(shù)量與基波之比即為載波比），并依次按正弦函數(shù)值定位的有效相位區(qū)間集合成等幅不等寬且總面積等效于正弦量平均值的正弦化脈沖序列。對(duì)應(yīng)于正弦量的正負(fù)半周，實(shí)施雙路調(diào)制或單路分相處理及放大后，控制驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件運(yùn)行，最終得正弦化交流量的樣本波形如（圖3）所示，濾波后流經(jīng)負(fù)載的電流即為正弦波電流。
　　

stm32產(chǎn)生spwm原理及程序


SPWM波的形成原理

利用正弦波的各點(diǎn)幅值成正弦變換的思想，我們可以類似的采取在一系列方波中，讓占空比中高度不變，占空比大小呈正弦變換的這樣的一種做法，這樣占空比大小呈正弦變換的波我們稱之為SPWM波。網(wǎng)上有生成正弦波采樣點(diǎn)數(shù)組的軟件，可以選擇采樣點(diǎn)數(shù)和精度。本次實(shí)驗(yàn)中就需要用這個(gè)軟件來產(chǎn)生我們需要的正弦表。

STM32產(chǎn)生SPWM程序
　　


END

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