PWM調(diào)制的那些事兒

SPWM和SVPWM

采用PWM的變頻器，是將直流電壓通過調(diào)制，變成變頻變幅值的電壓（交流或直流）。最開始采用的是SPWM，因為實現(xiàn)簡單，只需要將想要輸出的調(diào)制波形和三角載波比較就可以了，在“遠古”時代模擬電路就可以很簡單的實現(xiàn)。

定義調(diào)制比為輸出相電壓和直流電壓1/2的比值，SPWM的調(diào)制比為1。

SVPWM現(xiàn)在大家叫空間矢量PWM，它是從電機磁通正弦的角度出發(fā)，想通過電壓的控制獲得恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，所以也叫正弦磁通PWM。磁通是電壓的積分，SVPWM就是通過選擇合適的電壓矢量和作用時間，來使得磁通更接近圓形。SVPWM最大的好處是提高了電壓利用率，調(diào)制比可以達到1.15（比SPWM提高了15%）。更通俗的理解SVPWM的調(diào)制比提升，就是輸出的線電壓峰值能等于直流母線電壓，而SPWM最高能輸出的電壓峰值為直流母線電壓的sqrt(3)/2.

SVPWM的數(shù)字實現(xiàn)

很多文獻和教科書都會去講怎么計算8個電壓矢量的作用時間，怎么按順序去作用電壓矢量，該過程實在是太虐心，太考驗人的耐性。而最開始搞SPWM的人不死心，想看看SVPWM這種電壓矢量作用方式下，等效的載波是什么樣的。于是很多大神上場發(fā)揮作用，最后研究下來，發(fā)現(xiàn)其調(diào)制波是在正弦波的基礎(chǔ)上，注入了三次諧波。

而且三次諧波很特別，并不是一個三次正弦信號，而是類似三角波的波形。很幸運，這個注入的諧波還有解析式，Uz=middle(Ua,Ub,Uc)，也即是三相輸出電壓ua,ub,uc的中間值。那就好辦了，SVPWM的數(shù)字實現(xiàn)時，不用再采用復(fù)雜的空間位置計算了，只需要求取中間值，進行疊加即可。

更進一步研究，對Uz采用不同的取值，除了可以得到SVPWM外，還可以變化得到5段式pwm、過調(diào)制的PWM等等。對于三電平、五電平或者七電平，研究的思路也是相似。

PWM的放大倍數(shù)

相信很多搞電力電子控制的人，都會被Kpwm這個系數(shù)給困擾。它出現(xiàn)在很多文獻和教科書中，用于推到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，但沒有人來講它到底是多少。Kpwm其實是來衡量pwm調(diào)制經(jīng)過功率器件后的放大系數(shù)。

Kpwm=Uout/Uref。通過上圖可以看到，Kpwm和很多因素有關(guān)，比如PWM調(diào)制算法、芯片的pwm邏輯電路、功率器件，每個人對這些細節(jié)的定義都不一樣，所以Kpwm沒有一個確切的值，我想也是很多著作不屑于講明白的原因吧。實際應(yīng)用中，應(yīng)該假設(shè)如果我輸出一個Uref值，通過各種闖關(guān)后，最終輸出的Uout是多少，以此來得到自己Kpwm。