[发明专利]一种多功能SPWM的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，电机控制，逆变器，变频器，UPS电源控制及清洁能源等技术领域，特别涉及一种多功能SPWM的实现方法。

背景技术

正弦脉冲宽度调制(SPWM)法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。该方法用脉冲宽度按正弦波规律变化而和正弦波等效的PWM波形，即SPWM波形控制开关器件的通断，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，通过改变调制波的频率和幅值来调节输出电压的频率和幅值。在电机控制，UPS，逆变器，智能家庭，清洁能源等诸多领域有广泛应用。

SPWM的实现方式按照载波的极性可划分为单极性SPWM和双极性SPWM。两种方式中调制波可为正弦波，三次谐波或其他任意波形，载波可为等腰三角波。

单极性是指载波在每半个调制波周期内的计数范围是单一的，即要么是正的，要么是负的，产生的脉冲系列也是单极性的。而双极性是指载波在整个调制波周期内计数范围是双极性的，即计数正负都有，产生的脉冲系列是双极性的。

单极性SPWM的工作特点：每半个调制波周期内，只有一个器件按脉冲系列的规律时通时断地工作，另一个完全截止；而在另半个调制波周期内，两个器件的工作情况正好相反，流经负载的便是正、负交替的交变电流。可用于全桥式逆变电路。

双极性SPWM的工作特点：两个器件总是按相电压脉冲系列的规律交替地导通和关断，毫不停息，而流过负载的是按线电压规律变化的交变电流。可用于全桥及半桥逆变电路。

传统的SPWM实现可以分为模拟电路方式和数字电路方式，其中模拟电路是用振荡器来产生载波和调制波，并利用模拟比较器产生SPWM波形，此方法电路结构简单，但精度低，受温度及外部干扰影响大，使用的越来越少。数字电路方式可以有效的解决上述问题，并且具有可编程的特点，已成为市场主流，进而ASIC方式实现的SPWM也越来越多。但这些SPWM实现的功能比较单一，只能实现普通单极性或者双极性其中的一种类型，应用范围比较窄。此外一般数字电路实现采用的查表法正弦表存储介质为大容量的ROM，不能改变其中存储的内容，不够灵活且不能共享存储空间，浪费资源；即便少量采用RAM方式的也是通过硬件计算正弦波的方式，其算法及电路复杂，也很占用硬件资源，同样对应的RAM也没有考虑共享机制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能SPWM的实现方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种多功能SPWM的实现方法，其特征在于该多功能SPWM包括：

时钟分频电路、载波计数控制电路、调制波波形存储器、调制波数据读取地址控制电路、读取数据调整电路、数据比较及基准波形产生电路和死区插入及滤波电路。

本发明实现的SPWM电路具有相位、载波频率、调制波频率、增益、存储波形以及最小输出脉宽(滤波)参数可编程配置的特点。

优选的，其特征在于，通过主控CPU对SPWM的寄存器进行配置并启动SPWM，在载波周期和调制波周期处产生相应的中断标志，CPU可通过响应中断请求或者查询中断标志两种方式进行处理，即CPU与SPWM模块是一种紧耦合的方式交互，可以应用于闭环控制电路中。

优选的，其特征在于，可以通过配置寄存器的实现下面七种模式SPWM的输出，分别是双极性单相SPWM，双极性两相SPWM，双极性三相SPWM，普通单极性SPWM，互补单极性SPWM，混合单极性SPWM，单极性倍频SPWM。

优选的，其特征在于，载波计数支持多种计数方式。具体来说，双极性时支持四种计数方式：初始为正的最大值向下计数，初始为负的最大值向上计数，初始为0向上计数，初始为0向下计数；单极性时支持两种计数方式：初始为0向上计数，初始为正的最大值向下计数。通过调整用于载波计数控制的时钟分频系数以及载波计数的最大值的寄存器配置。即计数时钟频率和计数区间都是可配置的，从而实现了载波频率可配置。

优选的，其特征在于，可以提供两种工作模式，一种为SPWM读写模式，另一种为CPU读写模式，与CPU数据空间共享，充分节省了物理资源。

在SPWM读写模式下，其特征在于，通过CPU写入的数据块长度以及数据位宽可配置。

优选的，其特征在于，可以存入标准的正弦波、三次谐波以及任意波形的调制波。相对于ROM或EPROM实现的存储器具有更多的灵活性。