这种三相逆变桥可以用单极倍频spwm调制吗

Question

请问控制电路怎样实现，找遍全网都没找到，需要在psim上仿真

Answer 1

上午好☀️☀️☀️️
本答案参考通义千问

三相逆变桥可以使用单极倍频SPWM调制，但需要根据具体应用需求进行设计。下面我将详细解释如何实现，并提供控制电路的实现方式和PSIM仿真建议。

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一、什么是单极倍频SPWM？

单极倍频SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation） 是一种脉宽调制技术，其特点是：

• 载波频率是基波频率的整数倍，称为“倍频”。
• 单极性意味着调制波在正半周期内产生PWM脉冲，负半周期则不输出或保持低电平。
• 倍频是为了提高开关频率，从而减少滤波器体积和重量，同时降低谐波含量。

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二、为什么可以用于三相逆变桥？

三相逆变桥由六个IGBT或MOSFET组成，通常采用双极性SPWM或单极性SPWM来控制。虽然传统上多用双极性，但单极性SPWM同样适用，尤其在某些高效率或低电磁干扰（EMI）要求的场合。

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三、单极倍频SPWM在三相逆变桥中的实现方法

1. 基本原理

• 每个桥臂（如A相上桥臂、下桥臂）分别生成一个SPWM信号。
• 三个相位的调制波之间相差120°。
• 载波频率为基波频率的n倍（例如n=5~10）。
• 单极性：每个桥臂只在调制波正半周输出脉冲，负半周关闭。

2. 控制逻辑

• 以A相为例：
  • 上桥臂（如Q1）：在调制波正半周期内导通，与载波比较后输出PWM。
  • 下桥臂（如Q2）：在调制波负半周期内导通，或保持关断。
• B相和C相类似，只是调制波相位相差120°。

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四、硬件控制电路实现方案

1. 主控芯片选择

推荐使用 DSP（如TMS320F28335） 或 MCU（如STM32系列） 来实现SPWM控制。

2. 关键模块设计

（1）SPWM生成模块

• 使用定时器（Timer）生成高频载波。
• 使用比较寄存器（Compare Register）生成调制波。
• 利用互补PWM功能生成上下桥臂信号。

（2）调制波生成

• 可通过查表法（sin波查找表）或数学公式生成正弦波。
• 调制波幅值应小于等于载波幅值，以防止过调制。

（3）死区时间控制

• 为了避免上下桥臂同时导通，需设置合理的死区时间（Dead Time）。
• 一般为1~5μs。

（4）保护机制

• 过流保护、过温保护、欠压保护等。

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五、代码示例（基于STM32）

// 假设使用STM32的TIM3作为PWM生成器
void PWM_Init(void)
{
    // 初始化TIM3为PWM模式
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;       // 72MHz / (72) = 1MHz
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;         // 1MHz / 1000 = 1kHz（基波频率）
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

    // 配置PWM通道1（A相上桥臂）
    TIM_OCStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCStructure.TIM_Pulse = 0;                  // 初始占空比为0
    TIM_OCStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCStructure);
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);

    // 配置PWM通道2（A相下桥臂）
    TIM_OCStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
    TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCStructure);
    TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);

    // 启动TIM3
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

注意： 上述代码仅为框架，实际中还需根据调制波生成逻辑（如正弦波查表）动态修改 TIM_OCStructure.TIM_Pulse 的值。

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六、PSIM仿真步骤

1. 搭建电路模型

• 创建三相逆变桥（6个IGBT）。
• 添加负载（如三相电阻负载或电机模型）。
• 添加直流电源（如DC 400V）。

2. 添加SPWM控制器

• 在PSIM中使用 Sine Wave Generator 生成正弦波。
• 使用 Comparator 模块比较正弦波和三角波（载波）。
• 输出PWM信号驱动IGBT。

3. 配置参数

• 设置载波频率为基波频率的5~10倍。
• 确保上下桥臂信号互斥（避免直通）。

4. 运行仿真并观察波形

• 观察三相输出电压波形是否为正弦波。
• 检查开关损耗、谐波失真等指标。

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七、总结与建议

✅ 结论

• 三相逆变桥可以使用单极倍频SPWM调制。
• 实现方式包括：主控芯片生成PWM、调制波生成、死区控制、保护机制。

📌 建议

• 若没有现成的SPWM模块，可使用MATLAB/Simulink + PSIM联合仿真。
• 推荐使用 STM32或TI DSP 实现数字控制。
• PSIM仿真时注意合理设置载波频率和死区时间，避免误触发。

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如果你需要更详细的PSIM仿真文件或代码示例，我可以进一步提供。