[发明专利]一种正弦脉冲宽度调制方法

说明书

本发明公开了一种正弦脉冲宽度调制的方法，引入了可调整的较窄脉冲判断参数和判断依据以及可调整的较窄低电平判断参数和判据通过解决方法改正的部分其面积等于对应目标正弦波的部分，不影响输出信号质量。提供可控参数N，便于实际应用中调试。解决较窄脉冲问题将缓解了窄脉冲高频成分引起的电路震荡问题、解决较窄低电平问题缓解了功率器件无法完全关断的问题。解决窄脉冲信号引起震荡问题；提供可设置的参数，便于实际应用中调试。

技术领域

本发明属于电气工程领域，用于对信号控制的技术，具体为一种正弦脉冲宽度调制方法。

背景技术

正弦脉冲宽度调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation，简称为SPWM)法是一种比较成熟的、使用较广泛的方法。根据冲量定理：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。正弦脉宽冲宽度调制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脉冲宽度调制波形控制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，经过适当的滤波后，得到期望的正弦输出波形。

常规的SPWM法有自然采样法、规则采样法等等，其基本方法是通过比较载波(通常为三角波)与基波(目标正弦波)，在两个波形的交点时刻控制开关器件的通断。考核一个正弦波形质量的主要参数是其幅度、频率、相位、总谐波失真等等。常规的SPWM方法往往应用于要求输出正弦波频率固定的场景，例如：DC/AC逆变器中要求输出正弦波频率是固定的50Hz或60Hz，其载波频率通常是固定的值。

当要求输出正弦电压波形频率可在某个区间内调整，并且有较高的频率精度要求时，需要提高载波频率。使用常规的SPWM法将会遇到一系列问题：

1.较高的载波频率单极性调制下将造成调制输出波形含有较窄的脉冲，一个较窄的脉冲含有大量高频成分，引起后续滤波系统和负载的震荡，影响输出电压信号的质量。

2.调制波可能出现两个高电平之间的低电平区间过窄，过窄的低电平将造成功率器件无法完全关断，导致功率器件发热、功率系统有短路风险。

3.常规的SWPM法通常服务于电压控制，功率控制等控制目的，对于需要频率变化的场景，直接解决问题的可控的参数不多。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足，发明人经过研发，提出了一种新的正弦脉冲宽度调制(SPWM)方法。与常规SPWM方法相比，所生成的正弦脉冲宽度调制波可以作为控制功率开关器件产生正弦电压波形时开通和关断的控制信号，适用于正弦电压波形精度要求较高的场景。

具体的，本发明公开了一种正弦脉冲宽度调制的方法，包括以下步骤：

步骤S1、基于正弦信号半个周期在时间轴上的偶数N等分及等分面积，以及与等分面积相等的矩形脉冲波幅值U，设置目标正弦信号参数Asinωt,ω＝2πf，得形脉冲波宽度，并得功率开关器件开通时间获取开通时间集合；

步骤S2、令矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，得功率开关器件关断时间获取关断时间集合；并设定最小开通时间最小关断时间

步骤S3、基于判断窄脉冲、窄低电平，并确定窄脉冲集合窄低电平集合

步骤S4、基于窄脉冲集合将多个窄脉冲等效为一个相对宽脉冲，并且该脉冲面积等于对应正弦波部分的面积，重新计算开通时间重新计算对应的关断时间并更新至关断时间的集合基于窄低电平集合将关断时间补偿给相应的开通时间集合