三相SPWM波形发生器的设计与仿真

数据与三角波数据进行比较，输出SPWM波形。数据比较器的位宽为8位。

5 死区时间控制模块

为了防止后级H桥上下开关功率管同时闭合而造成功率管或者其它器件损坏^[4] ，需要在SPWM与反向NSPWM的输出端加一个死区时间控制器，提高了后级电路的可靠性。

死区时间控制器的设计思想是当SPWM信号由高电平跳变为低电平时，NSPWM不是立刻由低变高，而是延时一段时间后再变为高电平。同理，SPWM信号由低变高时SPWM信号的输出也不能立刻输出，而是先让NSPWM由高变低，延时一小段时间后再让SPWM变为高电平。这一小段延时时间称为死区时间。死区时间的长短应根据开关管的开关速度来选择。本设计中设置死区时间为1uS。死区时间控制器模块在Quartus II 9.1环境的仿真如图4所示，其中a为输入的方波信号，b、c为输出反向带死区时间的控制信号输出。

6 测试

本设计使用了台湾友晶公司生产的FPGA实验板(型号为DE2-70)进行验证。实验表明该方法能够很方便地产生三相SPWM波形，并且载波与调制波信号均可任意调节。图5上部分为示波器测试其中1路的SPWM与NSPWM信号的示波器波形，下部分为示波器测量SPWM与NSPWM信号死区时间为1uS时的信号。

7 结束语

设计了一种基于数字系统的三相SPWM波形发生器的方法。结合DDS技术原理与VHDL语言可对SPWM的载波频率、调制波频率进行调节。并且设计了死区时间控制器，利用FPGA设计了死区时间可精确调节的SPWM信号发生器，解决了传统器件在设计SPWM信号发生器时对死区时间控制不精确、不稳定等问题，本设计在Quartus II 9.1环境进行了仿真，并最终下载到DE2-70实验平台进行了实验测试验证了该方法的可行性，并且该信号发生器输出SPWM波形稳定，可根据后级选用的开关管参数来精确调节输出信号的死区时间，可降低开关管的损耗。

参考文献:

[1] 王春侠，聂翔 . 基于面积等效法的SPWM 发生器的设计[J] . 微计算机信息, 2008(24) : 216-217

[2] 李晓宁 . 基于FPGA的SPWM波形控制器设计[J] . 实验技术与管理，2010(27) : 60-61

[3] 陈湘令，张莹.基于DSP变频器的SPWM控制算法[J].微计算机信息，2007,23:134-136

[4] [美]Ron Lenk著 王正仕等编译 实用开关电源设计[M].北京：人民邮电出版社，2006.4:15-20