电子工程世界|技术文章—通过脉宽变化趋势分析SPWM波形
SPWM是一种广泛用于电机驱动、逆变电源等领域的调制技术 。 ZDS4000系列示波器依靠强大的数字滤波器和分析功能 ， 利用趋势图为SPWM提供一种区别于传统滤波测试法的精确分析方法 。
一、SPWM介绍
SPWM是一种脉冲宽度按正弦规律变化的一种PWM波形 ， 是PWM技术的一种延伸 ， 是一种可以等效正弦波效果的PWM技术 。 广泛用于电机驱动、逆变电源等领域 。 其调制原理是利用三角波和正弦波进行调制 ， 利用其交点来确定了脉宽宽度序列 。 调制方式如下图所示：
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图 1
二、常规测试方法
用示波器测量SPWM的常规方法是利用其内部的软件低通滤波功能 ， 将SPWM的载波滤出掉 ， 最后剩下的波形就是所要等效出的基波 。 如下图所示：
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图 2
可以看出 ， 经过滤波后 ， 我们可以看到过滤后的波形是一个正弦波 ， 用户可以通过观察这个正弦波的畸变情况来判断自己的SPWM是否正确 。 但是这种观察比较粗糙的 ， 很多细节错误并不能被发现 。
三、滤波器+脉宽趋势的方法
由SPWM原理可以知道 ， SPWM正确与否 ， 关键就是脉宽分布的规律 。 如果我们可以将脉宽的趋势进行统计 ， 就可以更加直观的反馈SPWM的性能 。 下图为一个标准SPWM测试出的脉宽趋势分析图 。 可以看出 ， 利用脉宽趋势分析 ， 同样可以还原出完整的基波 。
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图 3
但是当实际测试时 ， 这却无法顺利实现 。 这是因为真实测量回来的波形是有很多高频大信号干扰噪声的 ， 如果对这种波形进行脉宽趋势分析 ， 无法得到真确的结果 。 对真实波形进行脉宽趋势分析结果如下图所示：
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图 4
而ZDS4000示波器拥有强大的FIR功能 ， 通过数字滤波 ， 可以先将这些高频的噪声滤出掉 ， 然后将这些没有噪声的信号再次进行分析 。 而大多数示波器的软件滤波器由于处理能力不足 ， 是无法将滤波与脉宽趋势的分析功能串联使用的 。 我们将图 2中的信号 ， 利用滤波器+脉宽趋势的方法再次进行分析 ， 就可得到如下图结果 。
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图 5
可以看出 ， 该SPWM波形 ， 是有相位突变的情况的 ， 而这个突变 ， 在原有的分析方法中是看不出来的 。 得益于ZDS4000具有强大的深存储性能 ， 我们可以将细节展开来分析 。 展开后的细节如下图所示：
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图 6
一些对于SPWM不熟悉的用户可能无法判断出问题的地方发生了什么错误 ， 我们这时候可以使用FIR进一步进行滤波 。 滤波后的效果如下图所示：
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图 7
可以明显看出 ， 脉冲趋势发生突变的地方 ， SPWM波形是出现了相位突变 ， 这是由于脉宽周期不完整导致的 。
【电子工程世界|技术文章—通过脉宽变化趋势分析SPWM波形】ZDS4000既拥有强大的FIR功能 ， 又具备512M存储深度和波形脉宽趋势分析功能 。 面向电机驱动、逆变电源等领域的SPWM测试需求 ， ZDS4000利用趋势图为其提供一种区别于传统滤波测试法的精确分析方法 ， 可以更加直观和准确的对SPWM进行测试和分析 ， 是一种全新的调试体验 。
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