基于CPLD/FPGA的三相SPWM波形發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn)

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用三相交流異步電動機(jī)，其調(diào)速比直流電機(jī)相對復(fù)雜。三相交流異步電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)主要采用交-直-交變頻調(diào)速技術(shù)。有V/F 控制變頻調(diào)速和更高性能的矢量控制調(diào)速。交-直-交V/F 控制變頻調(diào)速技術(shù)的核心采用了正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù)，通過改變SPWM 的調(diào)制正弦波的頻率和電壓實現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速。研究如何利用大規(guī)模可編程器件CPLD/FPGA 產(chǎn)生SPWM 具有重要意義。

1 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）

SPWM 就是在對一個正弦波進(jìn)行脈寬調(diào)制時，使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律來排列。當(dāng)正弦值為最大值時，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則最小。反之，當(dāng)正弦值較小時，脈沖的寬度也較小，而脈沖間的間隔則較大，如下頁圖1 所示。

圖1 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）示意圖。

生成SPWM 的方法有多種，本文介紹對稱規(guī)則采樣法生成SPWM[2].以正弦波作為調(diào)制信號，用頻率比正弦波高得多的三角波作載波，調(diào)制波和載波的交點(diǎn)決定SPWM 的脈沖寬度。

如圖2 所示，調(diào)制信號為正弦波U t M sinω ,電壓峰值為M U ,載波信號三角波的電壓峰值為S U ,周期為Tc ,并設(shè)定在每個三角波周期中只對正弦波采樣一次，如在1 t 時刻對正弦波進(jìn)行采樣，通過采樣點(diǎn)作平行于時間軸的水平線，在周期Tc 內(nèi)與三角波的交點(diǎn)為E 和F 點(diǎn)，EF 即為SPWM 的導(dǎo)通時間1 2 on on t = t ,SPWM 的截止時間為1 2 off C on off t = T ? t = t ,由圖2 可以得到：

由于三角形ABE 和三角形ACD 相似，得：

解式（2），得到a 值，并代入式（1）得：

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[1].Tc datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/Tc+_2043278.html.