基于CPLD/FPGA的三相SPWM波形发生器的设计与实现

在工农业生产中广泛使用三相交流异步电动机，其调速比直流电机相对复杂。三相交流异步电动机的调速技术主要采用交-直-交变频调速技术。有V/F 控制变频调速和更高性能的矢量控制调速。交-直-交V/F 控制变频调速技术的核心采用了正弦波脉宽调制（SPWM）技术，通过改变SPWM 的调制正弦波的频率和电压实现电机的变频调速。研究如何利用大规模可编程器件CPLD/FPGA 产生SPWM 具有重要意义。

1 正弦波脉宽调制（SPWM）

SPWM 就是在对一个正弦波进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来排列。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小。反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也较小，而脉冲间的间隔则较大，如下页图1 所示。

图1 正弦波脉宽调制（SPWM）示意图。

生成SPWM 的方法有多种，本文介绍对称规则采样法生成SPWM[2].以正弦波作为调制信号，用频率比正弦波高得多的三角波作载波，调制波和载波的交点决定SPWM 的脉冲宽度。

如图2 所示，调制信号为正弦波U t M sinω ,电压峰值为M U ,载波信号三角波的电压峰值为S U ,周期为Tc ,并设定在每个三角波周期中只对正弦波采样一次，如在1 t 时刻对正弦波进行采样，通过采样点作平行于时间轴的水平线，在周期Tc 内与三角波的交点为E 和F 点，EF 即为SPWM 的导通时间1 2 on on t = t ,SPWM 的截止时间为1 2 off C on off t = T ? t = t ,由图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.