交流伺服电机SPWM变频调速方法

　交流电机变频调速系统中的关键部件之一就是逆变器，由于调速的要求，逆变器必须具有频率连续可调、以及输出电压连续可调，并与频率保持一定比例关系等功能。

　　利用脉冲宽度调制逆变器可实现变频也变压。如图所示，因电压的平均值和占空比成正比，在调节频率时，改变输出电压脉冲的占空比，就能实现变频和变压。与图1(a)相比，图1(b)所示电压周期增大(频率降低)，而占空比减小，故平均电压降低。

　　采用PWM方法控制逆变管的通、断时，可获得一组幅值相等、宽度相同的矩形脉冲，改变矩形脉冲的宽度可控制其输出电压，改变调制周期可控制其输出频率，实现变压和变频。因输出电压波形为矩形波，具有许多高次谐波成分。对电机来说，有用的是电压的基波。为了减少谐波影响，提高电机的运行性能，应采用对称的三相正弦波电源为三相交流电机供电。

　　正弦波脉宽调制型逆变器(SPWM)的输出端可获一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形，来近似等效于正弦电压波。SPWM脉宽调制波形，如图2。当正弦值为Zui大值时，脉冲的宽度也Zui大，而脉冲的间隔则Zui小。当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大大减少。

图1脉宽调制的输出电压

图2SPWM脉宽调制波的形成

　　采用数字电路的SPWM逆变器，可采用以软件为基础的控制模式。优点是所需硬件少，灵活性好和智能性强。缺点是需要通过计算确定SPWM的脉冲宽度，有一定的延时和响应时间。随着高速度、高精度多功能微处理器、微控制器和SPWM专用芯片的发展，采用微机控制的数字化SPWM技术已占当今PWM逆变器的主导地位。

　　SPWM变频调速系统，其中各部分的功用：

　　速度给定器：给定信号，控制频率、电压及正反转。

　　平稳启动回路：使启动加、减速时间可随机械负载设定，以达到软启动的目的。

　　函数发生器：在输出低频信号时保持电机气隙磁通一定，补偿定子电压降的影响。

　　电压频率变压器：将电压转换为频率，经分频器、环形计数器产生方波，和经三角波发生器产生的三角波一起送入调制回路。

　　电压调节器：产生频率和幅度可调的控制正弦波，送入调制回路，送入调制回路，在调制回路中进行SPWM变换，产生三相的脉冲宽度调制信号。在基极回路中输出信号至功率晶体管基极，即对SPWM的主回路进行控制，实现对永磁交流伺服电机的变频调速。

　　电流检测器：过载保护。