PWMによる正弦波生成方法(三角波比較方式) pythonによる実装例



電気・電子回路
電気回路の基本
電気回路図の読み方の基本

オームの法則,キルヒホッフの法則

直列回路, 並列回路

電力

伝送損失

インピーダンス

交流電流

回路素子外観

コイル
RL回路

電磁弁 , リレー

コンデンサ
コンデンサの原理

RC回路

RC回路②

RLC回路

RLC回路のインピーダンス

半導体
半導体の原理

トランジスタ
・ダイオード
 ・還流ダイオード

 ・ツェナーダイオード

 ・整流回路
抵抗
プルアップ/プルダウン抵抗

終端抵抗
電圧変換器
変圧器(AC-AC)

AC-DCコンバータ

DC-DCコンバータ

インバータ(DC-AC)
オペアンプ
オペアンプの原理

反転増幅回路

コンパレータ
デジタル回路
デジタル回路とは

集積回路用語

論理回路

加算器、減算器

フリップフロップ

シフトレジスタ

マイコン構成要素

CPUパッケージの種類

メモリ(ROM等)

フラッシュメモリ

DRAM

AD(アナログデジタル)変換
モーター
モータの種類

モータの構造, 部品名

モータの損失

モータの電流位相

ブラシ付きDCモータ

ブラシレスDCモータ

ACモータ(誘導電動機)

3相/2相変換, クラーク変換

dq変換, パーク変換

正弦波生成, 三角波比較方式

ベクトル制御

センサ
温度センサ

圧力センサ

回転検出センサ

加速度センサ

ジャイロセンサ
その他
ローサイド/ハイサイド駆動

回路の故障検出

ブレッドボード

アース , 漏電ブレーカ

感電の原因

サージ電流

Hブリッジ回路

PWM制御

スイッチの種類

クロック発生器


公開日:2024/3/23       

前提知識
インバータ
PWM制御
RL回路
コンパレータ


インバータなどに用いられる、PWM制御による正弦波生成方法を説明します。

■正弦波生成回路図

以下のとおり、スイッチとローパスフィルタの役割となるRL回路によって構成されます。 PWM制御によってスイッチをタイミングよくON/OFFすることでRL回路部分で正弦波を生成する事ができます。


■PWM制御方法:三角波比較方式

正弦波を生成するためにスイッチを狙いのタイミングでON/OFFする方法として、三角波比較方式があります。 以下の様に生成したい正弦波と三角波をコンパレータで通すと、正弦波の値より三角波の値の方が小さい時は電圧レベルはONとなり、逆に三角波の値の方が大きい時は電圧レベルはOFFとなります。


■pythonによる実装例

import numpy as np
from scipy import signal
import matplotlib.pyplot as plt

f1 = 1        # 正弦波の周波数
f2 = 50      # 三角波の周波数
K = 0.015   # ローパスフィルタの時定数
v = 0.5      # 疑似正弦波の初期電圧値
v_t = []      # 電圧値格納スペース

x = np.arange(0,1,0.001)        # 時間
sin = (np.sin(2 * np.pi * f1 * x) + 1)/2        # 狙いの正弦波
tri = (signal.sawtooth(2 * np.pi * f2 * x, 0.5) + 1)/2    # 三角波
on = sin > tri        # ON/OFF信号

for i in on:                # 疑似正弦波生成
    v = K * i + (1-K)* v    # ローパスフィルタ
    v_t = np.append(v_t,v)

plt.plot(x, sin)
plt.plot(x, on)
plt.plot(x, v_t)
plt.show()


結果は以下のとおり。狙いの正弦波に近い正弦波を生成する事ができました。 この正弦波はローパスフィルタを介しているため遅れが発生します。またローパスフィルタの時定数によって三角波の周波数を適切に変える必要があります。










サブチャンネルあります。⇒ 何かのお役に立てればと

関連記事一覧



電気・電子回路
電気回路の基本
電気回路図の読み方の基本

オームの法則,キルヒホッフの法則

直列回路, 並列回路

電力

伝送損失

インピーダンス

交流電流

回路素子外観

コイル
RL回路

電磁弁 , リレー

コンデンサ
コンデンサの原理

RC回路

RC回路②

RLC回路

RLC回路のインピーダンス

半導体
半導体の原理

トランジスタ
・ダイオード
 ・還流ダイオード

 ・ツェナーダイオード

 ・整流回路
抵抗
プルアップ/プルダウン抵抗

終端抵抗
電圧変換器
変圧器(AC-AC)

AC-DCコンバータ

DC-DCコンバータ

インバータ(DC-AC)
オペアンプ
オペアンプの原理

反転増幅回路

コンパレータ
デジタル回路
デジタル回路とは

集積回路用語

論理回路

加算器、減算器

フリップフロップ

シフトレジスタ

マイコン構成要素

CPUパッケージの種類

メモリ(ROM等)

フラッシュメモリ

DRAM

AD(アナログデジタル)変換
モーター
モータの種類

モータの構造, 部品名

モータの損失

モータの電流位相

ブラシ付きDCモータ

ブラシレスDCモータ

ACモータ(誘導電動機)

3相/2相変換, クラーク変換

dq変換, パーク変換

正弦波生成, 三角波比較方式

ベクトル制御

センサ
温度センサ

圧力センサ

回転検出センサ

加速度センサ

ジャイロセンサ
その他
ローサイド/ハイサイド駆動

回路の故障検出

ブレッドボード

アース , 漏電ブレーカ

感電の原因

サージ電流

Hブリッジ回路

PWM制御

スイッチの種類

クロック発生器