2.7PWM波、SPWM波、SVPWM的區别

2.7.1PWM波

隻要控制過電機應該都知道PWM波。下面簡單回顧一下PWM的基本形式:

PWM波的基本形式

PWM波本質是利用面積等效原理來改變波形的有效值。舉個例子，一個電燈隻有開和關兩個狀态，那麼要怎麼讓它實現50%亮度的效果的呢？隻需要讓它在一半時間開，一半時間關，交替執行這兩個動作隻要頻率足夠高，在人眼（低通濾波器）看起來就是50%亮度的樣子了。而其中高電平占一個開關周期的比例，就叫做占空比。利用PWM可以實現使用離散的開關量來模拟連續的電壓值。

2.7.2SPWM波

前面分析了，如果要平穩地驅動三相電機轉動，我們就需要生成三個相位相差120度的正弦波，然後形成圓形旋轉磁場，最終帶動電機轉動。但是我們最終的控制對象是MOS管的開通和關斷，隻有電壓最大值和0值兩個狀态啊，怎麼去生成連續變化的正弦波呢？

用前面提到的PWM技術就可以做到，所謂SPWM就是這麼幹的，如下圖：

SVPWM波基本形式

大家觀察一下上圖的波形，我們用上面坐标系中的正弦波和三角波的交點投影到下面的坐标軸，以此确定PWM的占空比變化規律，這樣合成的PWM波，經過低通濾波器之後，其實就等效為了一個正弦波！所以SPWM就是在PWM的基礎上用正弦波來調制合成的具有正弦波規律變化的方波。

我們把局部展開圖放大如下所示:

SPWM調制局部放大

通過局部放大圖可以知道，鋸齒波和調制正弦波的交點為A和B，因此A點所需時間為T1，B點所需時間為T2，所以在該周期内，PWM所需要的脈沖時間寬度為Ton。

知道了SPWM的調制方式，那麼要實際産生一個SPWM應該怎麼産生呢？

這裡我們可以借助DSP或者MCU來實現，這裡我們以TMS320F2812為例:

DSP要産生産生PWM，我們可以使用它的EV模塊，這裡主要使用它的中央對齊模式，産生的PWM如下圖所示:

DSP産生帶死區PWM波

圖中我們看到，EV模塊初始化完成以後，從0開始遞增計數，計數到TIPR中設置的以後，開始遞減計數，一直到0，這就完成了一個PWM周期的計數。當計數到TICMPR設置值時，PWM引腳的輸出電平開始翻轉，這樣就産生了固定占空比的PWM波。那麼舉一反三，隻要改變TICMPR中的值不就可以産生不同占空比的PWM波了嗎。

仔細觀察上圖，定時器的中央計數模式，不就是我們SPWM中的三角波嗎？我們隻要把TICMPR中的值按照正弦規律來設置不就能夠産生SPWM了嗎？其實實際就是這麼做的。這是其中一相的，如果需要産生三相，那也是一樣的道理。

這不是很理想嗎？不對，我們在FOC控制中并不會采用SPWM的調制方式。

最主要的原因是，通過上面三個半橋逆變器電路的分析我們可以知道，我們并不好在某一時刻獨立地控制某一時刻電機的三個相電壓，也就很難合成三路這種SPWM波了；另外SPWM也比後面要說的SVPWM的電壓利用率要低15%（具體怎麼算的這裡就不介紹了）。

2.6.3SVPWM波

SVPWM是目前常用的脈寬調制技術，基于空間矢量脈寬調制方法，實現了比SPWM更高的電壓利用率。關于SVPWM的具體實現在後面進行詳細講解，這裡先說SVPWM的結果，SVPWM解算完成以後輸出的是馬鞍波，圖形如下所示

馬鞍波

這也是與SPWM最大的不同，SPWM的調制波是正弦波，而SVPWM的調制波是馬鞍波。SVPWM輸出三相調制波中存在共模分量（零序分量），該分量的存在不對實際三相電機負載産生影響，但是存在中性點對地的電位浮動，同時就是該零序分量的存在，提高了電壓利用率。零序分量中含有大量的三次諧波，因此我們也可以通過正弦波與其對應的三次諧波來合成馬鞍波。

SVPWM調制信号中基波、零序分量及合成的馬鞍波如下所示:

SVPWM調制信号中基波、零序分量及合成馬鞍波

得到SVPWM解算輸出的馬鞍波以後，我們就可以輸入到DSP的比較寄存器TICMPR了，然後就按照馬鞍波的規矩來進行調制，最後來驅動電機。

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