【正文】 ffect, According to this principle, First using MATLAB to calculate the intersection of fundamental and carrier wave, Then calculating the duration between intersections, Based on the value of the duration ,Create an array in the microcontroller program, Elements in the array is initial value assigned to the timer, When the timer overflows, the output level will automatic reverse. Then look up table, Given the next duration of electrical level, Finally we simulate in protues ,then you can see the SPWM wave on the oscilloscope.. Key words： Single chip microputer。 本科畢業(yè)設(shè)計 題目： 基于單片機的 SPWM控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院 : 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) : 學(xué) 號 : 學(xué)生姓名 : 指導(dǎo)教師 : 日 期 : 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 I 摘 要 論文主要目的建立基于單片的 SPWM調(diào)控系統(tǒng)，即用單片機產(chǎn)生 SPWM波，其中，脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形稱為 SPWM 波。最后在 protues 中仿真，在示波器中可以看到 SPWM 波的波形。 SPWM。這意味著線路換向逆變器不能用作隔離式 AC 電壓源或 變頻發(fā)電機直流電源 。濾波電容器通過逆變器的輸入端來提供一個恒定的直流鏈路電壓，因此，該逆變器是一個可調(diào)節(jié)頻率的電壓源。其中， PWM 技術(shù)在逆變器電壓源中起著至關(guān)重要的作用。 控制簡單靈敏和動態(tài)響應(yīng)好的的 PWM 技術(shù)在電力電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用，并且被人們緊密關(guān)注，研究，也是大學(xué)電子 學(xué)中必學(xué)的一部分。 PWM 控制技術(shù)發(fā)展逐漸完善。由于 PWM 不僅能夠具有低通濾波器的特點能夠濾除高頻波，還能夠?qū)崿F(xiàn)交流和直流之間的相互轉(zhuǎn)換，因此，它還應(yīng)用于調(diào)速交流驅(qū)動器，感應(yīng)加熱，待機飛機電源， UPS（不間斷電源）等等其他能量變換系統(tǒng)中。 然而，國外對于 SPWM 控制的研究要遠遠領(lǐng)先于國內(nèi)，它已經(jīng)經(jīng)歷三了發(fā)展階段，第一個發(fā)展階段是采用晶閘管作為開關(guān)器件，然而由于晶閘管抗干擾性差，容易發(fā)生錯誤的導(dǎo)通，并且它的動態(tài)過度能力差，容易在預(yù)計關(guān)閉導(dǎo)通的地方繼續(xù)導(dǎo)通，所以 這個時代 很快的就結(jié)束了。 研究目的及內(nèi)容 所謂 PWM 控制技術(shù)，是一種能夠控制電壓幅值、控制頻率大小以及消除高次諧波的一門技術(shù)，它通過利用開關(guān)器件的開通和關(guān)斷能把直流電壓變成具有一定形狀的電壓脈沖序列 [1]。所以、 PWM 整流器被人們稱為對電網(wǎng)控制無污染的“綠色”變流器。其中，三個開發(fā)規(guī)則的疊加空間矢量 PWM控制方法被廣泛采用的準最優(yōu) PWM控制方法的人采樣PWM 控制方式和電壓諧波的基礎(chǔ)上，和這兩種控制方法可以很容易地控制，計算簡單，易 實現(xiàn)。如果把各輸出波形在 傅里葉變換 后進行 分析，則 可以看出其低頻段非常接近原有波形，僅在高頻段略有不同 [1]。 （ a） (b) (c) (d) 圖 沖量相等、形狀不同的窄脈沖 （ a） （ b） 圖 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖及響應(yīng)波形 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 SPWM 法的基本原理 脈沖幅值相等并且脈沖寬度按正弦規(guī)律變化并與正弦波等效的 PWM 波稱為 SPWM(sinusoidal PWM)波形 [1]。逆變器的工作是控制該輸入電壓和輸出交流的幅度和頻率。 在使用 SPWM 波進行調(diào)制時，畸變系數(shù)和低次諧波被顯著降低。 同步調(diào)制和異步調(diào)制 所謂載波比，就把載波頻率 cf 與調(diào)制信號頻率 rf 之比 crfN f? [1]，人們把PWM 調(diào)制方式據(jù)基波與載波的 變化情況是否一致分為載波比保持一致的調(diào)制方法和載波比不保持一致的兩種調(diào)制方式，即同步調(diào)制和異步調(diào)制。隨之在信號波的 2/T 內(nèi)， 波的脈沖個數(shù)以及相位也會發(fā)生變化，致使正負半周期以及半周期內(nèi)前后 1/4 周期的脈沖個數(shù)和相位不對稱。 同步調(diào)制 所謂同步調(diào)試，就是載波比 N 等于常數(shù)，載波和基波的變化保持一致的方式。為了使讀者更加容易理解。 圖 2..4 同步調(diào)制三相 PWM 波形 規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法是一種與通過確定基波與載波 的交點，開通和關(guān)斷開關(guān)，控制電壓的波形。 b）負載電流落后于電壓，即電壓比電流要先到達零點，在電壓大于零的時候，負載電流有大于零的部分也有小于零的部分，在負載電流大于零的時候， 1V和 2V 導(dǎo)通時， 0 dUU? 。據(jù)上所述，如論是哪一種關(guān)斷組合， oU 都是高電平和 0 之間的一種。 當 rcuu? 時，使 4V 關(guān)斷、 3V 導(dǎo)通， 0 0u ? 。 圖 單極性 PWM 控制方式波形 雙極性 PWM 控制方式 如圖 所示，雙極性 PWM 控制方式也是和單極性 PWM 控制方式是通過在基波 正弦波和三角波交點時刻控制各開關(guān)器件的通斷，來控制電壓的正負，以及控制其導(dǎo)通時間，即占空比，但是不同的是它的載波三角波是雙極性的，是有正有負的。 圖 雙極性 PWM 控制方式波形 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 4 基于 MATLAB 的分析以及交點計算 MATLAB 簡介 MATLAB 是美國 mathworks 公司開發(fā)的目前國際上應(yīng)用最廣泛，最受歡迎的商業(yè)工程計算軟件，其數(shù)學(xué)運算能力強大，并集成了二維和三維圖形功能，并提供了一種高級編程語言，因此可以用于矩陣運算、完成相應(yīng)數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值可視化的工作，主要包括 Matlab 和 Simulink 兩大部分。 查表法就是根據(jù) Matlab 計算基波和載波的交點從而通過計算可以得到輸出矩形波形的高電平和低電平的持續(xù)時間，即占空比，從而在 c 語言編程時用數(shù)組來表示高低電平持續(xù)時間，通過編寫對應(yīng)程序來查表進而在中斷程序中賦予定時器初值，當中斷溢出時，電平翻轉(zhuǎn)從而就可以控制輸出端口高低電平持續(xù)時間，從而產(chǎn)生 SPWM 波。在判斷 2 個波形之間的交點時，可以借助數(shù)學(xué)領(lǐng)域上的知識來給定。 f=50。 % plot x=from:step:to。%正弦波基波 plot(x,L1,39。,x,L3,39。L139。L339。NorthWest39。, 39。,39。x39。)。 prec=。 for n=1:length(x) if(abs(L1(n)L2(n)) prec) %找 2 個波的交點 mCount = mCount + 1。第 39。 if mCount==1 display(strcat(39。,num2str(L1(n)),39。,num2str(x(n)),39。,num2str(mCount),39。,num2str(t(m)t(m1)),39。color39。 set(lh,39。)。(39。)39。))。 for i=1:length(x) if(abs(L1(i)L3(i)) prec) jCount = jCount + 1。第 39。 if jCount==1 display(strcat(39。,num2str(L1(i)),39。,num2str(x(i)),39。,num2str(jCount),39。,num2str(t(j)t(j1)),39。 %橫坐標 set(lh,39。)。39。,num2str(jCount),39。,num2str(L1(i)),39。它是由美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包涵了 如定時計數(shù)器 CPU， ROM， RAM 和可編程 I/O 口，可編程串口等作為微型計算機所必須的基本功能部件的一種低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機。 ④用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) ⑤片上集成 256 字節(jié) RAM ⑥通用 I/O 口（ 32） 個，復(fù)位后 。 最小系統(tǒng)如圖 所示 圖 單片機最小系統(tǒng) 其中，單片機最小系統(tǒng)主要由 4 個部分組成，分別為； （ 1） 晶振，通過 18 與 19 管腳與 2 個電容并聯(lián)使用，來提供振蕩時間周期。 IE 還包括一 個中斷總控制位 EA，通過置位或清零能夠控制所有中斷。通過對 M1 和 M0 位都置一，可以選擇它工作在模式 3 下，此時定時器 0 的高 8 位和低 8 位可以分別作為計數(shù)器工作。 定時功能就是根據(jù)所需要設(shè)定的時間，給予定時器一個初值，其初值可以通過公式計算出來，由于一般晶振都為 12Mhz，所以計算出數(shù)字上的 1 就代表時域上的 1 微妙，然后通過對內(nèi)部寄存器的置位或清零，打開或關(guān)閉所需要的計數(shù)器，然后再通過 對寄存器 TR0 或 TR1 開啟計數(shù)器，此后每一微妙，計數(shù)器都自動加一，當計數(shù)器的數(shù)值達到 65536 時，計數(shù)器就會溢出，然后只要設(shè)定了外部中斷允許，此時就可以產(chǎn)生中斷，從而得到想要的定時功能，這樣只要知道計數(shù)值計算出定時時間，或者計數(shù)器的預(yù)置值的其中一個就可以通過計算得到另一個數(shù)值。通過對寄存器 C/T2 的置位或清零，它可以工作在 3 鐘模式下，當 C=0， T2=1 時，它能夠在數(shù)據(jù)溢出時自動裝載計數(shù)器的初值，當 C=1，T2=0，他可以接入一個 pwm 信號，并且能夠算出它的占空比，當 C=1， T2=1時，它能夠充當波特率的發(fā)生器。 sbit P10=P1^0。 void main() { P10=0。 ET1=1。 TH1=(65536b[j])/256。 while(1) { if(flag1==1) { flag1=0。 } } } 中斷程序 void timer0() interrupt 1 { i++。 flag1=1。 TL1=(65536b[j])%256。如圖 , 所示。本文 先 詳細闡述 PWM 以及 SPWM 的概念，以及種類，和產(chǎn)生 SPWM 波的方法，然后介紹 了單片機的工作原理，結(jié)構(gòu)和功能。經(jīng)過學(xué)習(xí)，使我對 51 單片機和 SPM 波有了更進一步的了解，對一個系統(tǒng)的設(shè)計要如何入手有了更加深刻的體會。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 參考文獻 [1] 王兆安 ,電力電子技術(shù) [M],北京； 機械工業(yè)出版社， 2020,162171 [2] 張毅剛 ,單片機原理及 應(yīng)用 [M]. 北京 :高等教育 出版社 ,2020,9098, [3] 康華光 ,電子技術(shù)基礎(chǔ) (模擬部分 ).北京 :高等教育出版社 ,2020,412440,486516 [4] . Pulse Width Modulation for Power Converters:Princles and Practise. Australia: John wiley