逆变器的PWM分辨率理解

逆变器的PWM分辨率理解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/zhb837798001/article/details/139373600

逆变器是将直流电转换为交流电的关键设备，在新能源、智能家居等领域有着广泛的应用。PWM（脉冲宽度调制）技术是实现逆变器高效运行的核心技术之一。本文将深入浅出地介绍PWM的基本原理、分辨率概念，以及如何通过SPWM（正弦脉冲宽度调制）技术生成高质量的正弦波输出。

一、脉冲宽度调制（PWM）基础

PWM是Pulse Width Modulation的缩写，是一种利用微处理器的数字输出来控制模拟电路的有效技术。其基本原理是：无论电压波形是什么形状，只要波形与时间轴围成的面积相同，产生的效果就是一样的。

图中正弦波和方波输出的平均电压一样。

PWM分辨率

PWM分辨率决定了输出波形的精细程度。以STM32微控制器为例，主频为72MHz时：

• 8位PWM：最高频率281.2KHz
• 10位PWM：最高频率70.3KHz
• 12位PWM：最高频率17.5KHz
• 14位PWM：最高频率4.4KHz

分辨率越高，调整频率和占空比时的精细程度就越高。例如，产生10kHz的PWM波形时，50MHz的PWM时钟可以调整出5000步，而10MHz的时钟只有1000步。

SPWM芯片的特殊性

专用SPWM芯片（如EG8010）的载波频率通常选择23.4kHz，这是在效率和损耗之间找到的平衡点。这种芯片的分辨率通常比普通MCU更高，原因包括：

1. 专门优化的硬件电路
2. 更高的内部时钟频率
3. 优化的PWM生成算法

二、SPWM调制原理

SPWM调制是通过高频载波（三角波）与低频基波（正弦波）的比较来实现的。具体过程如下：

PWM的占空比按正弦规律变化，产生近似正弦波的输出。

在短时间内，PWM的平均输出电压（红线所示）已经呈现出近似正弦波的形状。PWM越精确，正弦波就越平滑。

三、单片机实现SPWM调制

在单片机上实现SPWM调制，核心是利用高频载波与低频基波的比较。具体步骤包括：

1. 生成基波信号：生成50Hz的正弦波信号作为基波。
2. 生成高频载波信号：生成频率远高于基波的载波信号，例如24kHz。
3. 调制：用基波信号调制高频载波信号，根据基波幅度调整PWM占空比。
4. 输出：将调制后的PWM信号输出到目标设备。

通过这种方式，可以实现高精度的正弦波输出，广泛应用于逆变器、电机驱动等领域。