如何通過(guò)脈寬變化趨勢(shì)分析SPWM波形？

▌SPWM介紹

SPWM是一種脈沖寬度按正弦規(guī)律變化的一種PWM波形，是PWM技術(shù)的一種延伸，是一種可以等效正弦波效果的PWM技術(shù)。廣泛用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、逆變電源等領(lǐng)域。其調(diào)制原理是利用三角波和正弦波進(jìn)行調(diào)制，利用其交點(diǎn)來(lái)確定了脈寬寬度序列。調(diào)制方式如下圖所示：

圖1

▌常規(guī)測(cè)試方法

用示波器測(cè)量SPWM的常規(guī)方法是利用其內(nèi)部的軟件低通濾波功能，將SPWM的載波濾出掉，最后剩下的波形就是所要等效出的基波。如下圖所示：

圖2

可以看出，經(jīng)過(guò)濾波后，我們可以看到過(guò)濾后的波形是一個(gè)正弦波，用戶可以通過(guò)觀察這個(gè)正弦波的畸變情況來(lái)判斷自己的SPWM是否正確。但是這種觀察比較粗糙的，很多細(xì)節(jié)錯(cuò)誤并不能被發(fā)現(xiàn)。

▌濾波器+脈寬趨勢(shì)的方法

由SPWM原理可以知道，SPWM正確與否，關(guān)鍵就是脈寬分布的規(guī)律。如果我們可以將脈寬的趨勢(shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，就可以更加直觀的反饋SPWM的性能。下圖為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)SPWM測(cè)試出的脈寬趨勢(shì)分析圖?？梢钥闯?，利用脈寬趨勢(shì)分析，同樣可以還原出完整的基波。

圖3

但是當(dāng)實(shí)際測(cè)試時(shí)，這卻無(wú)法順利實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)檎鎸?shí)測(cè)量回來(lái)的波形是有很多高頻大信號(hào)干擾噪聲的，如果對(duì)這種波形進(jìn)行脈寬趨勢(shì)分析，無(wú)法得到真確的結(jié)果。對(duì)真實(shí)波形進(jìn)行脈寬趨勢(shì)分析結(jié)果如下圖所示：

圖4

而ZDS4000示波器擁有強(qiáng)大的FIR功能，通過(guò)數(shù)字濾波，可以先將這些高頻的噪聲濾出掉，然后將這些沒(méi)有噪聲的信號(hào)再次進(jìn)行分析。而大多數(shù)示波器的軟件濾波器由于處理能力不足，是無(wú)法將濾波與脈寬趨勢(shì)的分析功能串聯(lián)使用的。我們將圖 2中的信號(hào)，利用濾波器+脈寬趨勢(shì)的方法再次進(jìn)行分析，就可得到如下圖結(jié)果。

圖5

可以看出，該SPWM波形，是有相位突變的情況的，而這個(gè)突變，在原有的分析方法中是看不出來(lái)的。得益于ZDS4000具有強(qiáng)大的深存儲(chǔ)性能，我們可以將細(xì)節(jié)展開(kāi)來(lái)分析。展開(kāi)后的細(xì)節(jié)如下圖所示：

圖6

一些對(duì)于SPWM不熟悉的用戶可能無(wú)法判斷出問(wèn)題的地方發(fā)生了什么錯(cuò)誤，我們這時(shí)候可以使用FIR進(jìn)一步進(jìn)行濾波。濾波后的效果如下圖所示：

圖7

可以明顯看出，脈沖趨勢(shì)發(fā)生突變的地方，SPWM波形是出現(xiàn)了相位突變，這是由于脈寬周期不完整導(dǎo)致的。

▌總結(jié)

ZDS4000既擁有強(qiáng)大的FIR功能，又具備512M存儲(chǔ)深度和波形脈寬趨勢(shì)分析功能。面向電機(jī)驅(qū)動(dòng)、逆變電源等領(lǐng)域的SPWM測(cè)試需求，ZDS4000利用趨勢(shì)圖為其提供一種區(qū)別于傳統(tǒng)濾波測(cè)試法的精確分析方法，可以更加直觀和準(zhǔn)確的對(duì)SPWM進(jìn)行測(cè)試和分析，是一種全新的調(diào)試體驗(yàn)。

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