PWM占空比
先看PWM波是怎样通过调节占空比实现对输出幅度调控的,如图所示,PWM波占空比为
PWM波经过低通滤波后,高频分量被滤除,仅保留了直流分量,根据信号系统知识,直流分量为
如果我们对上式进行适当变形:
此即所谓的“面积等效原理”,对于PWM波而言,可知直流分量大小即信号幅度与占空比的乘积:
因此通过调整PWM波的占空比即可获得所需幅度的直流输出。
PWM波通常通过三角波比较产生:对于[0,1]间的三角波,与大小为D的信号相比较,产生的信号即为占空比为D的PWM波(根据三角形相似很容易得到),如下图所示,
SPWM调制
对于SPWM波,由于载波频率远高于调制波频率,因此在短暂的一段时间内,可以视作被比较信号大小不变,如下图,根据前文所述,在这一短暂的时间内,其滤波输出信号的幅度将近似为
随着比较信号的呈正弦形式逐渐变化,滤波输出也将呈现正弦形式。
下面针对SPWM波的调制度进行介绍与分析,如下图所示,当正弦比较信号的幅值与三角信号幅值相同时,此时输出的SPWM波可以达到的最大占空比为100%,最小占空比为0%。将正弦信号幅度缩减到M倍,该放缩倍数M即称为调制度。图中所示的正弦波被平移成了两端对称的形式,此时SPWM波最大占空比为,最小占空比为。
其实即使不进行平移,直接将正弦信号缩小到M倍,如下图,其SPWM波的最大占空比为M,最小占空比为0,滤波输出的峰峰值仍然为M,与上图所示仅仅相差一个直流偏置,对于正弦逆变,我们往往并不会关心其直流偏置有多少,若非要滤除直流,直接添加隔直电容即可。
不过一般而言还是会将正弦比较信号平移到中心对称,因为死区的缘故,输出的两路PWM并非完全互补的,若比较信号的值接近0或1,会造成输出正弦波信号顶部的失真。
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