La abreviatura en inglés de "modulación de ancho de pulso sinusoidal" es SPWM.
Modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM): Modula múltiples pulsos en cada ciclo sinusoidal en una modulación de ancho natural o regular, de modo que puede modular secuencialmente el ángulo de fase y el área equivalente al valor de la función sinusoidal A. La secuencia de pulsos equivalente a una onda sinusoidal forma una salida de corriente sinusoidal con igual amplitud y ancho desigual. La relación entre la onda fundamental semanal (onda de modulación sinusoidal) y el número total de pulsos contenidos en la salida de modulación es la relación de portadora.
1. Principio de la tecnología PWM
Debido a la aparición de dispositivos semiconductores de potencia totalmente controlados, no solo la estructura del circuito inversor se simplifica enormemente, sino que también la estrategia de control es similar. A la de los dispositivos semiconductores de tipo tiristor en comparación con los dispositivos de control convencionales, también es fundamentalmente diferente. La tecnología de control de fase original se cambia a tecnología de control de ancho de pulso, conocida como tecnología PWM. La tecnología PWM puede suprimir los armónicos de forma extremadamente eficaz. Tiene ventajas evidentes en cuanto a frecuencia y eficiencia, lo que mejora significativamente el rendimiento técnico y la fiabilidad del circuito inversor. La entrada de un inversor construido con el método PWM es un voltaje de CC fijo, y la tecnología PWM se puede utilizar para lograr tanto la regulación de voltaje como la regulación de frecuencia en el mismo inversor. Dado que este tipo de inversor tiene sólo una etapa de potencia controlable, simplifica la estructura del bucle principal y del bucle de control, por lo que es de tamaño pequeño, liviano y de alta confiabilidad. Y debido a que integra regulación de voltaje y regulación de frecuencia, la velocidad de ajuste es rápida y el sistema tiene una buena respuesta dinámica. Además, el uso de la tecnología PWM no solo proporciona mejores formas de onda de corriente y voltaje de salida del inversor, sino que también mejora el factor de potencia del inversor a la red de CA. Divida la forma de onda del voltaje de salida en varios pulsos en cada medio ciclo. El ancho de cada pulso es t2. El ancho del intervalo entre cada dos pulsos es t2. Entonces el ciclo de trabajo γ del pulso es. Cuando se ajusta la frecuencia, el valor promedio del voltaje es proporcional al ciclo de trabajo. Por lo tanto, al ajustar la frecuencia, la amplitud del voltaje de CC no cambia, pero sí el ciclo de trabajo del pulso de voltaje de salida. También se puede lograr la conversión de frecuencia y la conversión de voltaje.
2. Modulación de ancho de pulso de onda sinusoidal (SPWM)
1. El concepto de SPWM
El método más utilizado en la práctica de la ingeniería es el método PWM sinusoidal (SPWM para abreviar), que genera varias ondas de pulso rectangulares con diferentes anchos en cada medio ciclo. La onda rectangular es aproximadamente El área debajo de cada porción igual de la onda sinusoidal correspondiente a la onda sinusoidal se puede reemplazar por un rectángulo igual al área, por lo que el área rodeada por la onda sinusoidal se puede usar como el área de N pulsos rectangulares. de igual amplitud (Vd) y ancho desigual y son equivalentes. El ancho de cada pulso rectangular se puede calcular teóricamente, pero en aplicaciones prácticas el ancho del pulso a menudo se determina comparando la onda modulada sinusoidal y la onda portadora triangular: debido a que el ancho de la onda triangular isósceles cambia linealmente de arriba a abajo, por lo que cuando intersecta una curva suave, se puede obtener un conjunto de pulsos rectangulares con amplitud y ancho constantes proporcionales al valor de la función de la curva. Si el ancho del pulso es proporcional al valor de la función sinusoidal, también se puede generar una forma de onda SPWM. Lo que es de interés en las aplicaciones de ingeniería es la onda fundamental. Supongamos que la amplitud Vd del pulso rectangular es constante y que el número de pulsos N en el medio ciclo también es constante. A través del análisis teórico, se puede ver que la amplitud V1m. de la onda fundamental y el ancho de pulso δi tienen una relación lineal
Al realizar la modulación por ancho de pulso, el ciclo de trabajo de la serie de pulsos se organiza de acuerdo con la ley sinusoidal. Cuando el valor del seno es máximo, el ancho del pulso también es máximo y el intervalo entre pulsos es mínimo. Por el contrario, cuando el valor del seno es pequeño, el ancho del pulso también es pequeño y el intervalo entre pulsos es grande, como se muestra en la Figura 5-3; la corriente de carga, llamada modulación de ancho de pulso de onda sinusoidal. Los métodos de control SPWM se pueden dividir en muchos tipos. El método de implementación se puede dividir en dos tipos: circuito de hardware y programación de software; y el principio de funcionamiento se puede clasificar según la relación de polaridad del pulso de modulación y la relación de frecuencia entre la onda de control y la onda portadora. Según la relación de polaridad del pulso de modulación, se puede dividir en dos tipos: SPWM unipolar y SPWM bipolar.
3． Método bipolar SPWM
El control bipolar significa que dentro del medio ciclo de la forma de onda de salida, ambos componentes en el mismo brazo puente del inversor están en el estado de conmutación, pero la relación entre ellos es complementaria, es decir, los estados on-off son opuestos entre sí. De esta manera, la forma de onda de salida alternará entre voltajes de polaridad positiva y negativa en cualquier medio ciclo, por lo que se denomina control bipolar. En comparación con el método de control unipolar, tanto la onda portadora como la onda de control se han convertido en métodos de CA con semiciclos positivos y negativos, y la onda rectangular de salida también tiene alternancias positivas y negativas en cualquier semiciclo
4. Método de generación SPWM
El método de generación de onda de modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM) se puede dividir en dos métodos: circuito de hardware y programación de software.
De acuerdo con los principios básicos y los métodos de control del circuito inversor PWM descritos anteriormente, los circuitos analógicos se pueden usar para formar circuitos generadores de ondas portadoras de ondas triangulares y de modulación sinusoidal, y se pueden usar comparadores para determinar sus puntos de intersección. , y la potencia se puede medir en el momento de la intersección Al controlar el encendido y apagado del dispositivo de conmutación, se puede generar la forma de onda SPWM. Sin embargo, este circuito analógico tiene una estructura compleja y es difícil lograr un control preciso. El desarrollo de la tecnología de control por microcomputadoras ha facilitado la generación de formas de onda SPWM con software. Por lo tanto, actualmente la generación y el control de formas de onda SPWM se realizan principalmente mediante microcomputadoras. Esta sección presenta principalmente varios algoritmos básicos para generar formas de onda SPWM utilizando software.