PWM经CD4528生成SPWM波形图
SPWM逆变电路原理
对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。
更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。
这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。
面积等效原理转换把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。
7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。
图1 用面积等效原理转换为SPWM波形如果把上述脉冲序列改为相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲（图1下图），脉冲中心位置不变，并且使该矩形脉冲面积和上图对应的矩形脉冲相同，得到图1下图所示的脉冲序列，脉冲宽度按正弦波规律变化，这就是PWM波形。
根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的，图中红线就是该序列波形的平均值。
对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM 波形。
这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。
要改变等效输出的正弦波的幅值时，只需按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。
SPWM波形的生成输出SPWM波形仍需全桥逆变电路，在“光伏用DC-DC变换器”课件中已介绍过这种电路，通过控制开关晶体管的通与断在负载上产生交变电压，见图2。
s图2 全桥逆变电路的工作状态输出SPWM波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。
图3上部分是SPWM波形控制信号生成的原理图，下部分是生成的SPWM波形。
不同SPWM波形生成算法及其实现
不同SPWM 波形生成算法及其实现□唐玉兵泸州职业技术学院了互联网+安全______________________________________________________ In tern et Security【摘要】 本文介绍了对称规则采样法、不对称规则采样法和等效面积法三种不同PW M 波形生成算法的运用情况，基于TMS 320LF 2407在线生成TM S 320LF 2407波形，通过实地测验可见不同算法运用特征不一，对称规则采样法采集S P W M 波形较 为方便快捷，速度较快，运用等效面积法采集S P W M 波形对称性良好，精密度较高，输出波形谐波小，采用不对称规则法进行 SPW M 波形采样，运用性能位于对称规则采样法、等效面积法两者之间，变频技术结合实际情况灵活选择运用S P W M 波形生成算法。
【关键词】S P W M 波形生成算法TMS 320LF 2407 输出波形50H z 工频用电设备运行中存在着一定的局限性，长期运行之后可能出现功率因数运行较低以及运行效率较低的现象，针对此提出了变频技术，具有更广的应用范围，技术较为成熟，综合运用了信息技术、现代电子技术、智能技术等，该技术的应用核心为对SPW M 波形的有效控制。
不同波形生成算法具有不同的应用特征。
―、S P W M 波形电力设备早期运行中，主要是通过模拟电路组成正弦波与三角波产生电路，两者交点主要通过比较器进行。
此种操作方式电路系统较为复杂，密度性有限。
电路设计过程较为复杂，当前应用不多|1]。
现代已经运用了微机、单片机促生成SPW M 波形，本文研究了 T I 公司研发的电机专用控制芯片TMS 320LF 2407，提升SPW M 算法的计算精度与计算速度。
TMS 320LF 2407属于240x 系列D S P 芯片升级产品，采用240x 系列D S P 芯片设计方式，显著提升了计算能力，具有240x 系列DSP 芯片，具有150MIPS ，最高运行速度，具有12位模数转换器（ADC )以及0.25M B 闪存，被广泛运用至电机的三相逆变器、数字化控制等领域之中[2]。
pwm波怎么产生,pwm波形详解
pwm波怎么产生,pwm波形详解
pwm 波怎么产生，pwm 波形详解
PWM 控制技术就是对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输
出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或
其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变
电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
pwm 波怎幺产生
一些常见的PWM 波形以及它们的实现方式：
（1）使用通用定时器TImer1/2/3/4 产生PWM 选择连续计数模式可以产生如下图所示的非对称PWM 波形选择连续增/减计数模式可以产生中心或对称PWM 波形。
（2）使用比较单元Compare1/2/3/4/5/6 来产生PWM 波形同样，采用连续增计数模式可以产生一对带有死区的互补的非对称PWM 波形采用连续增/减计数模式可以产生一对带有死区的互补的对称PWM 波形。
pwm原理图
pwm原理图PWM原理图。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种通过调节脉冲信号的占空比来实现模拟信号的一种调制技术。
在电子电路中，PWM技术被广泛应用于电源控制、电机驱动、LED调光等领域。
本文将介绍PWM 的原理图及其应用。
首先，我们来看PWM的原理图。
PWM信号由一个固定频率的周期性方波和一个可变占空比的调制信号组成。
在原理图中，周期性方波的周期称为PWM周期，而调制信号的占空比决定了输出信号的幅值。
通过不断改变调制信号的占空比，可以实现对输出信号的精确控制。
在PWM原理图中，通常会有一个比较器和一个计数器。
比较器用于比较调制信号和周期性方波，根据比较结果输出高电平或低电平的PWM信号。
计数器用于生成周期性方波，并且可以根据需要调节PWM周期。
通过比较器和计数器的配合，可以实现对PWM信号的精确调制。
除了基本的PWM原理图外，PWM技术还有一些衍生的应用。
比如，死区时间控制技术可以在PWM信号的切换过程中增加一个短暂的延迟时间，从而避免功率器件同时导通而产生瞬时短路。
另外，多路PWM技术可以实现多个PWM信号的同步控制，适用于多相电源控制和多电机驱动等场景。
在实际应用中，PWM技术可以实现对电源输出电压、电机转速、LED亮度等参数的精确控制。
例如，在电源控制中，通过调节PWM信号的占空比，可以实现对输出电压的调节；在电机驱动中，通过控制PWM信号的频率和占空比，可以实现对电机转速的精确控制；在LED调光中，通过改变PWM信号的占空比，可以实现对LED亮度的调节。
总的来说，PWM技术是一种非常重要的调制技术，它在电子电路中有着广泛的应用。
通过PWM原理图的介绍，我们可以更好地理解PWM技术的工作原理和应用场景。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
图1 利用比较单元和PWM电路产生的对称PWM波形
PWM X PWM X+1（高有效）图1 利用比较单元和PWM 电路产生的对称PWM 波形一般SPWM 波形的产生有以下几种方法：自然采样法、等效面积法、规则采样法、低次谐波消去法等。
1. 对称规则采样法对称规则采样法是从自然采样法演变而来的，它由经过采样的正弦波（实际上是阶梯波）与三角波相交，由交点得出脉冲宽度。
这种方法只在三角波的顶点或底点位置对正弦波采样而形成阶梯波。
对称规则采样法原理图如图2所示。
若以单位量1代表三角载波的幅值Uc ，则正弦调制波的幅值Ur 就是调制比a 。
图中的三角波和正弦波都是经过向上平移单位量1得到的，与过横坐标轴得到的结果一致。
利用底点采样，根据相似三角形原理，可得如下关系式：2/T c 22/t sin a 1D =δω+ （1） 式中：a 是调制比，1a 0<≤；ω为正弦信号波角频率；D t 为在三角波的负峰对正弦信号波的采样时刻；δ是A 相开通时刻脉冲宽度；Tc 为三角波载波周期。
因此可得A 相开通时刻的脉冲宽度：2/)t sin a 1(Tc D ω+=δ （2）N /2)4/3k (t D π+=ω （k=0，1，2….N-1） （3）式中：N 为载波比，N /2π三角波周期Tc 所对应的弧度，K 为一个周期内采样计数值。
由以上分析得比较单元1的比较寄存器的值为（以A 相为例）：t T 2/PR 1T 1CMPR δ-= （t T 为EVA 通用定时器1的时钟周期） （4）2. 不对称规则采样法不对称规则采样法采用在每个载波周期采样两次，即在三角波的顶点位置采样，又在三角波的底点位置采样，这样形成的阶梯波与正弦波的逼近程度会大大提高。
不对称规则采样法生成SPWM 的原理图如图3所示。
根据相似三角形原理，可得如下关系式：2t sin a 12T 'A C ω+=δ， 4)t s i n a 1(T 'A C ω+=δ （5） 2t sin a 12TB Cω+=δ， 4)t s i n a 1(T B C ω+=δ （6） 式中：A t 为在三角波的正峰值对正弦信号波的采样时刻，B t 为在三角波的负峰值对正弦信号波的采样时刻；δ+δ'是A 相开通时刻脉冲宽度；Tc 为三角波载波周期。
pwm波形的生成方法
pwm波形的生成方法
PWM波形的生成方法主要有以下几种：
1. 波形发生器产生PWM：最简单的方式是使用波形发生器，只需要在发生器上设置一下，就能轻易获取想要的PWM。
2. 单片机产生PWM：现在很多单片机都配置了能产生PWM的端口，或者通过单片机的端口进行模拟产生PWM，只需要通过编写一些程序，就能产生出想要的PWM。
3. 可编程逻辑器件产生PWM：以可编程的逻辑器件，如CPLD或FPGA为硬件基础，编写专用程序来产生PWM，这种方式产生的PWM频率、占空比比较准确。
4. 专用PWM芯片产生PWM信号：很多厂家都设计、生产了一些能产生PWM的芯片，使用这些芯片就能很方便产生PWM，也方便应用到产品设计中。
5. 比较式PWM：比较式PWM是最常见的PWM产生方法，它通过比较一个变量信号与一个固定的参考电平来生成PWM信号。
主要包括两个阶段：比较器输出与集成器输出。
比较器是比较式PWM的核心组成部分，由比较器和参考电压组成。
可以将模拟控制信号与一个固定的电压（参考电压）进行比较，从而生成PWM信号。
集成器是比较式PWM的后级，它将比较器输出的脉冲信号进行整形，生成PWM波形。
如果将比较式PWM与单片机
相结合，可以使用定时器/计数器来生成PWM波形。
通过定时器/计数器的控制，可以改变PWM的频率和占空比。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
电力电子实验报告
第三章实验十二单相交流调压电路实验
一、原理概述
通过改变反并联晶闸管或双向晶闸管的控制角α，从而改变交流输出电压的大小。因为触发脉冲为窄脉冲时，会造成晶闸管工作不对称，所以交流调压电路通常采用宽脉冲或脉冲列触发。
二、实验报告
（2）α=30°时
α=60°时α=90°时
阻感性负载和阻性负载波形相同在此略
（3）在负载侧并联一个续流二极管，使负载电流通过续流二极管续流，而不再经过T1、D1或T3、D2这样可使晶闸管恢复阻断能力。
三、思考题
（1）电路在正常运行情况下，突然把触发脉冲切断或者α角增大到180°，就会产生“失控”。
三、思考题
实现有源逆变的条件有两个
（1）外部条件：外部有一个直流电势，方向与晶闸管导通方向一致，值稍大于变流器侧输出的平均电压。
（2）内部条件：逆变电路的主电路为全控结构，α＞90°，处于逆变区。
本电路直流电势由整流输出电压提供，使用心式变压器进行升压，使直流电势值稍大于变流器侧输出的平均电压。
第三章实验八三相半波可控整流电路实验
二、实验报告
（1）当α=90°时，Ud、UVT波形如图所示。
（2）
（3）由波形可以看出当晶闸管导通时输入电压全部加在输出电压Ud两端，当晶闸管截止时，输入电压全部加在晶闸管两端；带感性负载时，由于电流不能突变，输出电压出现负压，此时电压由变压器提供。
三、思考题
（1）由 知C1越大， 越小，反之，C1越小， 越大。
产生SPWM信号的几种方法
SPWMSPWM(Sinuso idalPWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的P WM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.我们先说说什么叫PWMPWM的全称是Puls e WidthModula tion（脉冲宽度调制），它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。
广泛地用于电动机调速和阀门控制，比如我们现在的电动车电机调速就是使用这种方式。
所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
它广泛地用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。
三相SPWM是使用SP WM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。
该方法的实现有以下几种方案.1.3.1 等面积法该方案实际上就是SPW M法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PW M信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点.1.3.2 硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PW M波形.通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到的就是SPWM波形.其实现方法简单,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,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成S PWM波.但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制.1.3.3 软件生成法由于微机技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易,因此,软件生成法也就应运而生.软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法,其有两种基本算法,即自然采样法和规则采样法.1.3.3.1 自然采样法[2]以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较,在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断,这就是自然采样法.其优点是所得SPWM波形最接近正弦波,但由于三角波与正弦波交点有任意性,脉冲中心在一个周期内不等距,从而脉宽表达式是一个超越方程,计算繁琐,难以实时控制.1.3.3.2 规则采样法[3]规则采样法是一种应用较广的工程实用方法,一般采用三角波作为载波.其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波,再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断,从而实现SP WM法.当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的,这种方法称为对称规则采样.当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称,这种方法称为非对称规则采样.规则采样法是对自然采样法的改进,其主要优点就是是计算简单,便于在线实时运算,其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦.其缺点是直流电压利用率较低,线性控制范围较小.以上两种方法均只适用于同步调制方式中.1.3.4 低次谐波消去法[2]低次谐波消去法是以消去PWM波形中某些主要的低次谐波为目的的方法.其原理是对输出电压波形按傅氏级数展开,表示为u(ωt)=ansinnωt,首先确定基波分量a1的值,再令两个不同的an=0,就可以建立三个方程,联立求解得a1,a2及a3,这样就可以消去两个频率的谐波.该方法虽然可以很好地消除所指定的低次谐波,但是,剩余未消去的较低次谐波的幅值可能会相当大,而且同样存在计算复杂的缺点.该方法同样只适用于同步调制方式中.1.4 梯形波与三角波比较法[2]前面所介绍的各种方法主要是以输出波形尽量接近正弦波为目的,从而忽视了直流电压的利用率,如SPWM法,其直流电压利用率仅为86.6%.因此,为了提高直流电压利用率,提出了一种新的方法--梯形波与三角波比较法.该方法是采用梯形波作为调制信号,三角波为载波,且使两波幅值相等,以两波的交点时刻控制开关器件的通断实现PW M控制.由于当梯形波幅值和三角波幅值相等时,其所含的基波分量幅值已超过了三角波幅值,从而可以有效地提高直流电压利用率.但由于梯形波本身含有低次谐波,所以输出波形中含有5次,7次等低次谐波.。
PWM波形生成原理
PWM波形生成原理脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)技术在电力电子领域的应用极其广泛。
PWM模式是决定逆变器输出电压特性的根本。
性能优越的PWM模式可以使逆变器具有良好的输出特性。
由傅里叶分析可知，不对称波形会带来大量低次谐波、偶次谐波以及余弦项。
因此PWM脉冲波形的对称性对输出特性有很大影响。
PWM的实现方法一般有两种：比较法和计算法。
随着数字技术的迅速发展和计算机功能的提高，计算法以其方便灵活的特点成为PWM实现方法的主流。
采用计算法实现PWM时，按照每个载波周期内调制波的取法，可以分为规则采样PWM和自然采样PWM。
其中，采用规则采样法，计算简单，占用系统软件资源较少，因而应用比较广泛；但是由规则采样法计算出的PWM 波形，在系统载波频率较低时，输出精度差，并且在计算时需要通过查表确定计算结果，所以并不能保证其波形的对称性，谐波含量也会因为波形的不对称而增加。
对于调制类PWM，有三种方式：同步调制，异步调制，分段同步调制三种方式。
同步调制虽然可以在调制波频率变化的所有范围内，载波与调制波的相位相同， PWM波形一直保持对称，输出谐波的低次谐波期与比较寄存器值成比例的脉冲信号。
在比较单元中重复完成计数、匹配输出的过程，产生PWM信号，如图2所示。
基于数字化控制技术产生PWM脉冲的这种特点，利用本文提出的算法，可以实现在任何频率下产生完全对称的PWM波形。
其原理为：根据三角载波频率及DSP 系统时钟频率确定定时器周期，利用数学计算方法，将形成载波的定时器周期等分，均分后所得到的数作为脉宽增量单元，随时间递增。
脉宽以脉宽增量为单元成比例地增加或减少。
三角载波由软件及硬件定时器形成，三角载波的频率由时钟频率及定时器的周期值决定。
根据需要可以选取一个定时器周期T1，以确定调频过程中的固定载波频率。
由于载波频率不变，故整个调频过程的载波比是变动的，可先设定在一个固定的输出波频率f1下的载波比为n1，对所需的输出频率f(对应的周期为T)进行处理，如式(1)所示，x为f处理后的值。
单片机pwm波形生成方法
单片机pwm波形生成方法Pulse width modulation (PWM) is a widely used method for generating analog waveforms using digital signals. It is commonly used in microcontroller-based applications such as controlling the speed of motor and LED brightness. PWM波形生成是利用数字信号生成模拟波形的一种常用方法。
它通常用于微控制器应用中，比如控制电机的速度和LED的亮度。
One of the main advantages of using PWM is its ability to control the power supplied to electrical devices, thus providing efficiency and flexibility in various applications. 使用PWM的主要优点之一是它能够控制供电给电器设备的功率，从而在各种应用中提供效率和灵活性。
One way to generate a PWM waveform is by using a timer/counter in the microcontroller. The timer/counter is programmed to count up to a specific value and then reset. During the counting process, the output at the timer/counter pin is high, and when the count is reset, the output goes low. 生成PWM波形的一种方法是利用微控制器中的定时器/计数器。
单片机产生SPWM设计报告
摘要本系统由单片机控制模块、键盘显示模块组成。
采用查表方式，控制4种不同频率的SPWM控制脉冲序列。
一、方案论证与比较1、常见SPWM信号产生方法方案一：模拟调制器法。
该方法由正弦调制波发生电路、三角载波发生电路和模拟电压比较器三部分组成。
而这种控制电路要实现调频、调压都离不开CPU、EPROM、A／D、D ／A转换器等。
所以该电路复杂、器件分散性大、可靠性差。
方案二：专用芯片法。
如英国Mulend公司的HEF4752和德国西门子公司的SLE4520等。
该方法的优点是电路集成度高、可靠性高，缺点是无法全面实现对调速系统的反馈控制、监视管理和保护工作，故一般也要配合单片机实现。
方案三：软件生成法。
该方法要考虑指令功能、存储容量和运算速度是否影响实时性，采用89C51单片机查表法生成SPWM控制脉冲列的方法。
2、方案论证本系统由于载波比已定，频率调节范围已知，可以通过计算把占空比存在单片机的ROM 中，通过查表来获得一个等效正弦波周期内的占空比。
电路设计也较为简单。
图1给出了该系统的总体框图。
二、理论分析与参数计算1、SPWM脉冲序列占空比计算题目要求产生单极性SPWM 信号正半波(0~5V)，载波比20，根据SPWM脉冲占空比计算公式可得半个正弦波周期内SPWM脉冲占空比依次为：0.1251476 0.3631924 0.5656854 0.7128052 0.79015070.7901507 0.7128052 0.5656854 0.3631924 0.12514762、SPWM脉冲序列频率计算SPWM 波每秒脉冲数称为载波频率，记作f C，因为载波频率f C 与等效正弦波频率f R 之比，称作为载波比，记作N，本系统中N=20，所以f C=20* f R即本系统要求的SPWM脉冲序列频率分别为：400Hz，600Hz，800Hz，1000Hz。
3、LED数码管限流电阻计算发光二极管的工作电流一般在5~10mA之间，本系统中采用共阳发光二极管，由5V直流电影供电。
SPWM逆变电路原理
精心整理对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。
更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。
这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。
面积等效原理转换把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。
7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。
图1PWMPWM度即可。
SPWM输出s图2全桥逆变电路的工作状态输出波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。
图3上部分是SPWM波形控制信号生成的原理图，下部分是生成的SPWM波形。
在调制法中，把所希望输出的波形称为调制波ur，把接受调制的信号称为载波uc，通常采用等腰三角波作为载波，正弦波作为调制信号。
在两波交点时对电路中的开关器件进行通断控制，就可得到宽度正比于调制信号幅值的脉冲。
在ur正半周时，T2与T3保持关断，在ur和uc的交点时刻控制开关晶体管T1与T4开通与关断：当ur＞uc时控制T1与T4导通，R上的电压为Ud，当ur＜uc时控制T1与T4关断，R上的电压为0。
在ur负半周时，T1与T4保持关断，当uc＞ur时控制T3与T2导通，R上的电压为-Ud，当uc＜ur时控制T1与T4关断，R上的电压为0。
这样在R上产生宽度按正弦波规律变化的SPWM波形，见图2下图，其中红线uof表示输出等效的正弦波交流电电压。
精心整理SPWM 逆变器输出的正弦波交流电电压uof 的峰值uofm 小于输入的直流电压ud ，把uofm/ud 称为直流电压利用率，对于单相SPWM 电路直流电压利用率的理论值最大为1，实际上由于种种原因，直流电压利用率要小于1。
课程设计SPWM波生成方法
SPWM波生成方法探讨1 PWM控制技术PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
调制：将一个波形（调制参考波）信号的有关信息加到另一个波形上（载波）。
PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。
现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。
可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才发展得比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
2 SPWM控制技术SPWM就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
它广泛地用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。
三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。
SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。
前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。
SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.该方法的实现有以下几种方案。
1）等面积法该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释，用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。
由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的的波形很接近正弦波，但其存在计算繁琐，数据占用内存大，不能实时控制的缺点。
2）硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的，其原理就是把所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。
PID功能详解及PWM波的产生和PWM波形生成原理概述
PID功能详解一、PID控制简介PID( Proportional Integral Derivative)控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节，它实际上是一种算法。
PID控制器问世至今已有近 70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
从信号变换的角度而言，超前校正、滞后校正、滞后－超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。
PID调节器的适用范围：PID调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。
均可以达到0.1%，甚至更高的控制要求。
PID控制的不足1. 在实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定，难以建立精确的数学模型，常规的PID控制器不能达到理想的控制效果；2. 在实际生产现场中，由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良、效果欠佳，对运行工况的适应能力很差。
二、PID控制器各校正环节任何闭环控制系统的首要任务是要稳（稳定）、快（快速）、准（准确）的响应命令。
PID调整的主要工作就是如何实现这一任务。
增大比例系数P 将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。
PWM波形产生程序
程序如下：
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
uchar CYCLE;
uchar counter=0;
uchar PWM_ON;
void delay(void) //误差0us
{
unsigned char a,b,c;
}
}
}
}
}
}
void timeo()interrupt 1
{
TH0=(65536-100)/256;
TL0=(65536-100)%256;
if(counter==PWM_ON){
P1=0xFF;
}
counter++;
if(counter==CYCLE)
{
counter=0;
if(PWM_ON!=0)
{
P1=0;
for(c=62;c>0;c--)
for(b=251;b>0;b--)
for(a=1;a>0;a--);
_nop_; //if Keil,require use intrins.h
}
void main()
{
bit flag;// FLAG=0，渐亮，FLAG=1，渐暗
TMOD=0x01;
TH0=(65536-100)/256;
TL0=(65536-100)%256;
EA=10;
while(!flag)
{
delay();
PWM_ON++;
if(PWM_ON==CYCLE)
{
flag=1;
SPWM逆变电路原理
S P W M逆变电路原理Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。
更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。
这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。
面积等效原理转换把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。
7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。
图1 用面积等效原理转换为SPWM波形如果把上述脉冲序列改为相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲（图1下图），脉冲中心位置不变，并且使该矩形脉冲面积和上图对应的矩形脉冲相同，得到图1下图所示的脉冲序列，脉冲宽度按正弦波规律变化，这就是PWM波形。
根据面积等效原理，PWM 波形和正弦半波是等效的，图中红线就是该序列波形的平均值。
对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM 波形。
这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。
要改变等效输出的正弦波的幅值时，只需按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。
SPWM波形的生成输出SPWM波形仍需全桥逆变电路，在“光伏用DC-DC变换器”课件中已介绍过这种电路，通过控制开关晶体管的通与断在负载上产生交变电压，见图2。
s图2 全桥逆变电路的工作状态输出SPWM波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。
SPWM波形产生及代码编写
4.2 SPWM 波形生产及驱动算法的编写由于4.1节中只有方案（d ）可成功实现电容侧电压的正确采样，因此下面只对这种方式的算法进行说明。
根据ATxmegaD4芯片资料，设定单片机工作在双斜坡操作（Dual-slope PWM ）模式下，输出的PWM 频率，也即载波频率，可以通过下列公式计算得到：PERN fclk f PER DS PWM ⋅=2_ 式中：f clk 为芯片时钟频率（32MHz ）；N 代表分频系数（1、8、64、256或1024）；通过调整PER 值可以调整载波频率。
我们认为一个周期40个点可以准确地描述一个完整波形，因此假定电机驱动频率为f ，则载波频率40f 即可。
相应PER 取值为：fN fclk PER PER 402⋅= 比如：为了产生40Hz 的交流电，具体芯片各个寄存器设置情况及代码如表4.2所示：表4.2 各寄存器设置及设置代码编写通过表 4.2各寄存器的设置，确定了载波频率（40*f ）、中断方式（溢出中断）、PWM 模式（双边中心对齐）。
但是为了输出四路SPWM 还需要建立正弦波样本表，下图为两路呈180度的正弦波样本表，另外两路为其互补形式。
在一个周期内，内部硬件会不断地在一个载波周期内输出一个三角波，定时/计数器在计数过程中，通过不断与样本表比较匹配，产生一组呈正弦变化的方波序列，就形成了SPWM 。
通过四路SPWM 及逆变电路即可产生所需的输入电压。
Setup_timer_DS_T (void ) TCC0.CTRLA =TC_CLKSEL_DIV8_gc; //Prescale: Clk/8 TCC0.CTRLB =TC_WGMODE_DS_T_gc; //Mode: Dual-slope PWM TCC0.INTCTRLA =TC_OVFINTLVL_HI_gc; //HIGH-level interrupt //TCC0.PER=125；//f_PWM=f_clk/(2*N*PER)=32M/(2*8*1250)=1600Hz double sine40_UP []={0.0000, 0.0785, 0.1564, 0.2334, 0.3090, 0.3827, 0.4540, 0.5225, 0.5878, 0.6494,0.7071, 0.7604, 0.8090, 0.8526, 0.8910, 0.9239, 0.9511, 0.9724, 0.9877, 0.9969,1.0000, 0.9969, 0.9877, 0.9724, 0.9511, 0.9239, 0.8910, 0.8526, 0.8090, 0.7604,0.7071, 0.6494, 0.5878, 0.5225, 0.4540, 0.3827, 0.3090, 0.2334, 0.1564, 0.0785, };double sine40_VP []={1.0000, 0.9969, 0.9877, 0.9724, 0.9511, 0.9239, 0.8910, 0.8526, 0.8090, 0.7604,0.7071, 0.6494, 0.5878, 0.5225, 0.4540, 0.3827, 0.3090, 0.2334, 0.1564, 0.0785,0.0000, 0.0785, 0.1564, 0.2334, 0.3090, 0.3827, 0.4540, 0.5225, 0.5878, 0.6494,0.7071, 0.7604, 0.8090, 0.8526, 0.8910, 0.9239, 0.9511, 0.9724, 0.9877, 0.9969, };图4.7 Dual-slope PWM时序图为了使逆变模块成功输出图4.1波形，还需要插入死区时间，防止上、下桥臂同时导通引起短路。