spwm算法
‘壹’ 逆变器设计常用的“正弦脉冲宽度调制”的英文缩写是什么
“正弦脉冲宽度调制”的英文缩写是SPWM。
正弦脉宽调制法（SPWM）：是将每一正弦周期内的多个脉冲作自然或规则的宽度调制，使其依次调制出相当于正弦函数值的相位角和面积等效于正弦波的脉冲序列，形成等幅不等宽的正弦化电流输出。其中每周基波（正弦调制波）与所含调制输出的脉冲总数之比即为载波比。
一、PWM技术原理
由于全控型电力半导体器件的出现，不仅使得逆变电路的结构大为简化，而且在控制策略上与晶闸管类的半控型器件相比，也有着根本的不同，由原来的相位控制技术改变为脉冲宽度控制技术，简称PWM技术。 PWM技术可以极其有效地进行谐波抑制，在频率、效率各方面有着明显的优点使逆变电路的技术性能与可靠性得到了明显的提高。采用PWM方式构成的逆变器，其输入为固定不变的直流电压，可以通过PWM技术在同一逆变器中既实现调压又实现调频。由于这种逆变器只有一个可控的功率级，简化了主回路和控制回路的结构，因而体积小、质量轻、可靠性高。又因为集调压压、调频于一身，所以调节速度快、系统的动态响应好。此外，采用PWM技术不仅能提供较好的逆变器输出电压和电流波形，而且提高了逆变器对交流电网的功率因数。 把每半个周期内，输出电压的波形分割成若干个脉冲，每个脉冲的宽度为每两个脉冲间的间隔宽度为t2，则脉冲的占空比γ为
此时，电压的平均值和占空比成正比悄姿氏，所以在调节频率时，不改变直流电压的幅值，而是改变输出电压脉冲的占空比，也同样可以实现变频也变压的效果。
二、正弦波脉宽调制(SPWM）
1．SPWM的概念
工程实际中应用最多的是正弦PWM法(简称SPWM)，它是在每半个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波启散，每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应每一等份的正弦波形下的面积可用一个与该面积相等的矩形来代替，于是正弦波形所包围的面积可用这N个等幅(Vd)不等宽的矩形脉冲面积之和来等效。各矩形脉冲的宽度自可由理论计算得出，但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定脉宽：因为等腰三角形波的宽度自上向下是线性变化的，所以当它与某一光滑曲线相交时，可得到一组幅值不变而宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。若使脉冲宽度与正弦函数值册册成比例，则也可生成SPWM波形。在工程应用中感兴趣的是基波，假定矩形脉冲的幅值Vd恒定，半周期内的脉冲数N也不变，通过理论分析可知，其基波的幅值V1m脉宽δi有线性关系
在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小。反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，如图5 3所示；这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。 SPWM方式的控制方法可分为多种。从实现的途径可分为硬件电路与软件编程两种类型；而从工作原理上则可按调制脉冲的极性关系和控制波与载波间的频率关系来分类。按调制脉冲极性关系可分为单极性SPWM和双极性SPWM两种。
3．双极性SPWM法
双极性控制则是指在输出波形的半周期内，逆变器同一桥臂中的两只元件均处于开关状态，但它们之间的关系是互补的，即通断状态彼此是相反交替的。这样输出波形在任何半周期内都会出现正、负极性电压交替的情况，故称之为双极性控制。与单极性控制方式相比，载波和控制波都变成了有正、负半周的交流方式，其输出矩形波也是任意半周中均出现正负交替的情况
4．SPWM生成方法
正弦脉宽调制波(SPWM)的生成方法可分为硬件电路与软件编程两种方式。
按照前面讲述的PWM逆变电路的基本原理和控制方法，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，在交点时刻对功率开关器件的通断进行控制，就可以生成SPWM波形。但这种模拟电路结构复杂，难以实现精确的控制。微机控制技术的发展使得用软件生成的SPWM波形变得比较容易，因此，目前SPWM波形的生成和控制多用微机来实现。本节主要介绍用软件生成SPWM波形的几种基本算法。
‘贰’ 简述SPWM算法中的"自然采样法"与规则采样法“的区别
自然采样法是在正弦波和三角波的自然交点处控制功率开关的通断。所得到的SPWM波很接近正弦波，但这种方法要求解复杂的超越方程，采用微机控制技术祥基时需花费大量的计算时间，难以在实时控制中在线计算，因而使用较少。
规则采样法是一种在采用微机实现时实用的PWM波形生成方法。规则采样法是在自然采样法的基础上得出的。规则采样法的基本思路是：取三角波载波两个正峰值之间为一个采样周期。明宴陪使每个PWM脉冲的中点和三角波一周期的中点（即负峰点）重合，在三角波的负峰时刻对正弦信号波采样而得到正弦波的值，用幅值与该正弦波值相等的一条水平直线近似代替正弦信号波，用该直线与三角波载波的交点代替正弦波与载波的交点，即可得出控制功率开关器件通断的时刻。比起自然采样法，规则采样法的计算非常简单，计算量大大减少，而效果接近自然采样法，得到的SPWM波形仍然很接近正弦激蠢波，克服了自然采样法难以在实时控制中在线计算，在工程中实际应用不多的缺点。
‘叁’ CCS软件C语言编程输出SPWM脉宽调制波控制感应电机转速程序算法解读
1、PWM波是控制直流电机的
通俗的说，5V直流电机在5V的情况下肯定速度最快，在0V的情况下肯定不转了
这样电源0~5V就对应了不同的速度
问题是怎么才能实现0~5V的变化呢？
于是就用PWM波控制mos管来给直流电机供电。PWM就是一个矩形波，通过控制高电平和低电平的时间来控制MOS管导通的时间。MOS管在高电平的时候导通，就相当于5V电源直接加到电机上；MOS管在低电平的时候截止，就相当于0V电源加到电机上。
PWM又叫脉宽调制，就是控制高电平占一个周期的比例。而这个PWM波就是控制5V电源加到电机上的时间，从而控制了电机。
2、例程：
#include <reg52.h>
sbit KEY1 = P3^4;
sbit PWM = P1^5;
unsigned char CYCLE; //定义周期 该数字X基准定时时间 如果是10 则周期是10 x 0.1ms
unsigned char PWM_ON ;//定义高电平时间
void delay(unsigned int cnt)
{
while(--cnt);
}
main()
{
unsigned char PWM_Num;//定义档位
TMOD |=0x01;//定时器设置 1ms in 12M crystal
TH0=(65536-1000)/256;
TL0=(65536-1000)%256;//定时1mS
IE= 0x82; //打开中断
TR0=1;
CYCLE = 10;// 时间可以调整 这个是10步调整 周期10ms 8位PWM就是256步
while(1)
{
if(!KEY1)
{
delay(10000);
if(!KEY1)
{
PWM_Num++;
if(PWM_Num==4)PWM_Num=0;
switch(PWM_Num){
case 0:P0=0x06;PWM_ON=0;break;//高电平时长
case 1:P0=0x5B;PWM_ON=4;break;
case 2:P0=0x4F;PWM_ON=6;break;
case 3:P0=0x66;PWM_ON=8;break;
default:break;
}
}
}
}
}
/********************************/
/* 定时中断 */
/********************************/
void tim(void) interrupt 1 using 1
{
static unsigned char count; //
TH0=(65536-1000)/256;
TL0=(65536-1000)%256;//定时1mS
if (count==PWM_ON)
{
PWM = 1; //灯灭
}
count++;
if(count == CYCLE)
{
count=0;
if(PWM_ON!=0) //如果左右时间是0 保持原来状态
PWM = 0;//灯亮
}
‘肆’ 什么是SPWM调制。
SPWM为正弦脉宽调制，其基本思想来自采样弯中缓控制理论中的一个重要结论：大埋模小、波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量对时间的积分相等，其作用效果基本相同。该原理被称为冲量（面积）等效原培桐理。SPWM调制就是将峰值无变化的直流量按正弦量对应采样点的面积大小生成脉宽不同的脉冲波（面积相等），以等效需要调制的正弦波。主要基本算法包括：对称规则算法、非对称规则算法、面积等效法。
以上是简单介绍，如想详细了解可以参考专业书籍。