如何通過脈寬變化趨勢分析SPWM波形？

SPWM是一種廣泛用于電機(jī)驅(qū)動、逆變電源等領(lǐng)域的調(diào)制技術(shù)。ZDS4000系列示波器依靠強(qiáng)大的數(shù)字濾波器和分析功能，利用趨勢圖為SPWM提供一種區(qū)別于傳統(tǒng)濾波測試法的精確分析方法。

圖 1

一、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、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)來確定了脈寬寬度序列。調(diào)制方式如下圖所示：

圖 2

二、常規(guī)測試方法

用示波器測量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：

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

圖 3

三、濾波器+脈寬趨勢的方法

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。下圖為一個標(biāo)準(zhǔn)SPWM測試出的脈寬趨勢分析圖。可以看出，利用脈寬趨勢分析，同樣可以還原出完整的基波。

但是當(dāng)實(shí)際測試時，這卻無法順利實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)檎鎸?shí)測量回來的波形是有很多高頻大信號干擾噪聲的，如果對這種波形進(jìn)行脈寬趨勢分析，無法得到真確的結(jié)果。對真實(shí)波形進(jìn)行脈寬趨勢分析結(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，然后將這些沒有噪聲的信號再次進(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，是無法將濾波與脈寬趨勢的分析功能串聯(lián)使用的。我們將圖 2中的信號，利用濾波器+脈寬趨勢的方法再次進(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，而這個突變，在原有的分析方法中是看不出來的。得益于ZDS4000具有強(qiáng)大的深存儲性能，我們可以將細(xì)節(jié)展開來分析。展開后的細(xì)節(jié)如下圖所示：

圖 6

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

可以明顯看出，脈沖趨勢發(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。

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

圖 7