如何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：

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：

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。

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：

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。

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：

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：

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。

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。