2.7PWM波、SPWM波、SVPWM的區(qū)別

2.7.1PWM波

只要控制過電機(jī)應(yīng)該都知道PWM波。下面簡(jiǎn)單回顧一下PWM的基本形式:

PWM波的基本形式

PWM波本質(zhì)是利用面積等效原理來改變波形的有效值。舉個(gè)例子，一個(gè)電燈只有開和關(guān)兩個(gè)狀態(tài)，那么要怎么讓它實(shí)現(xiàn)50%亮度的效果的呢？只需要讓它在一半時(shí)間開，一半時(shí)間關(guān)，交替執(zhí)行這兩個(gè)動(dòng)作只要頻率足夠高，在人眼（低通濾波器）看起來就是50%亮度的樣子了。而其中高電平占一個(gè)開關(guān)周期的比例，就叫做占空比。利用PWM可以實(shí)現(xiàn)使用離散的開關(guān)量來模擬連續(xù)的電壓值。

2.7.2SPWM波

前面分析了，如果要平穩(wěn)地驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，我們就需要生成三個(gè)相位相差120度的正弦波，然后形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，最終帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是我們最終的控制對(duì)象是MOS管的開通和關(guān)斷，只有電壓最大值和0值兩個(gè)狀態(tài)啊，怎么去生成連續(xù)變化的正弦波呢？

用前面提到的PWM技術(shù)就可以做到，所謂SPWM就是這么干的，如下圖：

SVPWM波基本形式

大家觀察一下上圖的波形，我們用上面坐標(biāo)系中的正弦波和三角波的交點(diǎn)投影到下面的坐標(biāo)軸，以此確定PWM的占空比變化規(guī)律，這樣合成的PWM波，經(jīng)過低通濾波器之后，其實(shí)就等效為了一個(gè)正弦波！所以SPWM就是在PWM的基礎(chǔ)上用正弦波來調(diào)制合成的具有正弦波規(guī)律變化的方波。

我們把局部展開圖放大如下所示:

SPWM調(diào)制局部放大

通過局部放大圖可以知道，鋸齒波和調(diào)制正弦波的交點(diǎn)為A和B，因此A點(diǎn)所需時(shí)間為T1，B點(diǎn)所需時(shí)間為T2，所以在該周期內(nèi)，PWM所需要的脈沖時(shí)間寬度為Ton。

知道了SPWM的調(diào)制方式，那么要實(shí)際產(chǎn)生一個(gè)SPWM應(yīng)該怎么產(chǎn)生呢？

這里我們可以借助DSP或者M(jìn)CU來實(shí)現(xiàn)，這里我們以TMS320F2812為例:

DSP要產(chǎn)生產(chǎn)生PWM，我們可以使用它的EV模塊，這里主要使用它的中央對(duì)齊模式，產(chǎn)生的PWM如下圖所示:

DSP產(chǎn)生帶死區(qū)PWM波

圖中我們看到，EV模塊初始化完成以后，從0開始遞增計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到TIPR中設(shè)置的以后，開始遞減計(jì)數(shù)，一直到0，這就完成了一個(gè)PWM周期的計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到TICMPR設(shè)置值時(shí)，PWM引腳的輸出電平開始翻轉(zhuǎn)，這樣就產(chǎn)生了固定占空比的PWM波。那么舉一反三，只要改變TICMPR中的值不就可以產(chǎn)生不同占空比的PWM波了嗎。

仔細(xì)觀察上圖，定時(shí)器的中央計(jì)數(shù)模式，不就是我們SPWM中的三角波嗎？我們只要把TICMPR中的值按照正弦規(guī)律來設(shè)置不就能夠產(chǎn)生SPWM了嗎？其實(shí)實(shí)際就是這么做的。這是其中一相的，如果需要產(chǎn)生三相，那也是一樣的道理。

這不是很理想嗎？不對(duì)，我們?cè)贔OC控制中并不會(huì)采用SPWM的調(diào)制方式。

最主要的原因是，通過上面三個(gè)半橋逆變器電路的分析我們可以知道，我們并不好在某一時(shí)刻獨(dú)立地控制某一時(shí)刻電機(jī)的三個(gè)相電壓，也就很難合成三路這種SPWM波了；另外SPWM也比后面要說的SVPWM的電壓利用率要低15%（具體怎么算的這里就不介紹了）。

2.6.3SVPWM波

SVPWM是目前常用的脈寬調(diào)制技術(shù)，基于空間矢量脈寬調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)了比SPWM更高的電壓利用率。關(guān)于SVPWM的具體實(shí)現(xiàn)在后面進(jìn)行詳細(xì)講解，這里先說SVPWM的結(jié)果，SVPWM解算完成以后輸出的是馬鞍波，圖形如下所示

馬鞍波

這也是與SPWM最大的不同，SPWM的調(diào)制波是正弦波，而SVPWM的調(diào)制波是馬鞍波。SVPWM輸出三相調(diào)制波中存在共模分量（零序分量），該分量的存在不對(duì)實(shí)際三相電機(jī)負(fù)載產(chǎn)生影響，但是存在中性點(diǎn)對(duì)地的電位浮動(dòng)，同時(shí)就是該零序分量的存在，提高了電壓利用率。零序分量中含有大量的三次諧波，因此我們也可以通過正弦波與其對(duì)應(yīng)的三次諧波來合成馬鞍波。

SVPWM調(diào)制信號(hào)中基波、零序分量及合成的馬鞍波如下所示:

SVPWM調(diào)制信號(hào)中基波、零序分量及合成馬鞍波

得到SVPWM解算輸出的馬鞍波以后，我們就可以輸入到DSP的比較寄存器TICMPR了，然后就按照馬鞍波的規(guī)矩來進(jìn)行調(diào)制，最后來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。