SPWM采样方法

自然采样法

将基准正弦波与一个载波三角波相比较，由两者的交点决定出逆变器开关模式的方法。

UrabUCsinttpTttofftonTst'ont'offTs

图 自然采样法

图中Tt为三角波的周期，Ur为三角波的高，正弦波为Ucsint，Ts称为采样周期，

TsTt2。由图可知：

toffton'ton'toffTtoffsa2Tstona2Ts'tonb2Ts'toffb2利用三角形相似关系，解出a，b。并带入左式得：

Ts(1Msint1)2Ts(1Msint1)2Ts(1Msint2)2Ts(1Msint2)2 其中，MUcUr为正弦波幅值对三角波幅值之比，称为调幅比，0M1。M值越大，

则输出电压也越高。为正弦波角频率，改变，则PWM脉冲列基波频率也随之改变。t1、

t2为正弦波与三角波两个相邻交点的时刻。脉冲宽度为

'tptontonTtM[1(sint1sint2)]22（*）

这是一个超越函数，其中t1、t2不但与载波比NTTt（T为正弦波的周期）有关，而且是调幅比M的函数，求解t1、t2与M的关系要花费很多时间。所以这种自然采样法得到的数学模型不适合于由微机实现控制，所以发展了规则采样法。

对称规则采样法

它由经过采样的正弦波（实质上是阶梯波）与三角波相交，由交点得出脉冲的宽度。这种方法只在三角波的顶点位置或底点位置对正弦波采样而形成阶梯波。此阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽在一个采样周期Ts（这里，TsTt）内的位置是对称的，故称为对称规则采样。

Urt1aaUCsinttpwTttoffTs2tontonTs2toffTs

图 对称规则采样法

tofftonTsTatoffs(1Msint1)44TsTsaton(1Msint1)44根据三角形相似关系，解出a值，并带入左式可得：

其中，t1为采样点（这里为顶点采样）的时刻。脉冲宽度为

tpwTsT(1Msint1)t(1Msint1)22

采样点t1时刻只与载波比N有关，而与调幅比M无关。对于上图所示情况有

t1kTt，k0,1,2...,N1

由以上可知，在对称规则采样的情况下，只要知道一个采样点t1就可以确定出这个采样周期内的时间间隔

toff与脉冲宽度

tpw的值。

不对称规则采样法

如果即在三角波的顶点位置又在底点位置对正弦波进行采样，由采样值形成阶梯波，则此阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个三角波的周期内的位置是不对称的，因此这样的方法称为不对称规则采样。这里采样周期Ts是三角波周期的1/2，即TsTt2。

UrUCsintt1at2bTttputofftonTst'ont'offTs

当在三角波的顶点采样时刻，由图可知

tofftonTsa2Tsa2

当在三角波的顶点采样时刻，由图可知

'ton'toffTsb2Tsb2

利用三角形相似关系，可以解出上面两式中的b，代入之后得到

toffton'ton'toffTs(1Msint1)2Ts(1Msint1)2Ts(1Msint2)2TsTM'(1Msint2)tptontont[1(sint1sint2)]2，脉冲宽度为22（**）

式（*和**）在形式上一样，但实质上已有区别，式**中t1、t2均与调幅比无关。对于本图中所示的情况有：

t1Ttk2k0,2,4...

t2Ttk2k1,3,5...

其中，k为偶数时顶点采样，k为奇数时底点采样。

不对称规则采样形成的阶梯波比对称规则采样时更接近于正弦波。分析表明，用不对称规则采样法在载波比N等于3或3的倍数时，逆变器输出电压不存在偶次谐波分量，其他高次谐波分量的幅值也较小。

在SPWM专用芯片的脉宽调制