数事执本与率用
数控技术
数控电气传动中的SPWM波形缺点及改进分析
谢超明
(湖北职业技术学院机电工程学院湖北孝感432000)
摘要:本文主要介绍正改脉冲宽度调制(SPWM)的基本工作原理分析电气控制系统中SPWM波形的缺点,加不能消除足够多的谱波、死区效应及存在过零点振荡等，并针对达些缺点提出相应的改进措施以提高其控制性能。
关键词：正弦脉冲宽度调制死区效应请波过零点振荡
中图分类号：TM921.5
文献标识码:A
文章编号:1007-9416(2014)08-0031-02
正弦脉冲宽度调制(SPWM)是通过改变PWM输出脉冲的宽度，使输出电压的平均值接近正弦波的控制方式，在现代变频调速系统中应用极为广泛。具有输出谐波小、结构简单调节方便等优点，是逆变电路常采用的方法。然而也有许多缺点，如直流电压利用率低、谱波含量大，开关频率高等。本文主要分析正弦脉冲宽度调制(SPWM)
的基本原理，分析其主要缺点并提出相应的改进措施。 1SPWM即正弦脉冲宽度调制的基本原理
以单相逆变器的单脉冲调制电路图(1)为例。
V。
F
(r)
图(1)电路
r(t)-Visinc
(b)
大
图(2)正弦电压及SPWM等效电压
GND
电通
图(3)过零点调制电路
收稿日期：201408-23
图(1)所示为逆变器的理想输出电压的正藏波，通过改变大功率品体管T1-T4导通和截止状态，可将逆变电路的直流Vd输人，变换输出为三种输出状态值土Vd.0.对上述调制电路中大功率品体管T1一T4实时的通断控制，可实现率周期中产生若干个交流电压为Vab的脉冲电压，如图(2)所示，图中将正负半周等分为5个时区，则在每个时区都会产生有一个幅值相同、宽度不同的电压脉冲，即5个脉冲电压的宽度分别为θ1，62，3，64，5，幅值 Vd1=Vd2=.=Vd5。如果要求任何一个时间段的矩形脉冲电压等效于该时间段的正弦电压，按照面积等效法，应该使该时段电压和时闻间的乘积相等。
[V, -dt =V, -t =[V_ sinotdt
Y_sina tdt
0._
据采样控制理论
[V_sino tdt
冲量等效原理：大小、波形不同的两个窄
脉冲电压作用于L、R电路时，只要两个窄脉冲电压的冲量相等，则它
们所形成的电流相应就相同")。 2SPWM的主要缺点
对于SPWM波形的生成中，受很多因素的影响。
2.1开关器件本身的开通和关断时间的影响,造成一定的死区时间,会影响输出电压波形
电路工作过程中，由于受开关器件本身的开通和关断时间的影响，造成一定的延遇时间，即死区时间。然而电路及基于开关器件本身的特点，通常不得不利用死区时间以获得安全，稳定的运行效果，但它的影响给逆变器造成了非常不良的死区效应。死区效应会在固有谱波外产生附加低次谱波，它会降低逆变器和感应电动机动态性能和工作效率，对于电气传动中电磁转矩也产生较大的影响。由此可知死区问题是SPWM波中一个比较关键的问题。而且随着开关频率的不断提高，功率器件的开关报耗会进一步增如，死区效应将更加严重。
2.2当脉冲数量不够多时,用矩形波等效得到的电压有一定的偏差，而且不能够消除足够多的谐波
要想PWM调制出理想正弦波形需要满足两个条件，即每个时区面积相等并要求该时段产生的是窄脉冲，因此脉冲数量越多越接近于理想的正弦波形，当脉冲数量不够多时，用矩形波等效得到的
作者简介：谢越明(1982一).男，湖北汉川人,本科,现就职于湖北职业技术学院,助教,研究方向：数控技术，