面积等效谐波注入PWM算法目前的PWM控制技术主要是考虑：（1）如何对谐波进行优化处理，以便抑制谐波分量或消除某些谐波分量；（2）改变电磁噪音的频谱分布，达到抑制噪音和机械共振的目的。
为此，本文针对80C196MC单片机的PWM发生器，根据面积等效原理和谐波注入PWM控制方法，提出了面积等效谐波注入PWM算法。该算法不仅实现了对谐波的优化处理，同时也提高了对直流母线电压的利用率。
面积等效脉宽调制定义对于给定的参考调制波信号，将其一个周期T划分为长度相等的ST个区间，ST为6的整倍数，则可以将参考信号调制成与之同频率且高度一定的脉冲序列。如果该脉冲序列满足条件：（1）一个区间对应且仅对应一个脉冲；（2）任意区间上的脉冲面积等于参考信号在该区间上的面积；（3）任意相邻两个脉冲中心线间的距离都相等；则将这种脉宽调制方法称为面积等效PWM方法。
按照面积等效原则产生PWM信号具有以下优点：（1）严格保证输出波形的正负半波始终对称，同时保证三相输出波形间具有互差120°的对称关系；（2）PWM信号中各次谐波分量的总效应最小；（3）可以非常方便地利用计算机软件实现。
面积等效谐波注入PWM算法在正弦基波中注入一定比例的三次谐波，选择出一种参考调制波信号的方法，称为谐波注入PWM方法，一般情况下，为了保证电流失真最小，在正弦基波中注入幅值为基波幅值1/4的三次谐波，其数学表达式如下：U（t）=Amsinωt+14Amsin3ωt（1）在正弦基波中注入一定比例的三次谐波后，正弦波的峰值被压低、峰谷被拉高，参考调制波呈现出马鞍型，如所示。
准最优调制波形正弦基波的峰值和峰谷得到削平处理后，电压利用率较正弦脉宽调制高并且可以大于1，而脉冲宽度与输出电压仍保持线性关系。注入三次谐波后，对逆变器输出线电压没有影响，为正弦波。在三相无中线系统中，三次谐波无通路，三相线电流中不含三次谐波。将式（1）所示参考调制波信号的严格基波周期T分为长度相等的ST个区间，则有第j个区间的局部放大示意图，如所示。
第j个区间放大示意图图中Ts=T/ST―――PWM波周期δj―――第j个区间上脉冲宽度Udc―――直流母线电压tj-1=Ts（j-1），tj=Tsj，j=1，2，…，ST根据以及式（1）和面积等效原则，可以得到第j个区间上脉冲宽度δj的计算式：∫tjtj-1Amsin（ωt）+14Amsin（3ωt）dt=Eδj-E（Ts-δj）（2）整理式（2）得：δj=Ts21+STAm2πEcos2π（j-1）ST-cos2πjST+112cos3×2π（j-1）ST-cos3×2πjST（3）式中E=Udc/2脉冲宽度计算式（3），即为面积等效谐波注入算法。用单片机计算脉冲宽度δj时，为不过多占用CPU计算时间，可预先离线计算出1/2个周期的单位余弦三角函数值并将其存储于ROM中，然后采用查表与计算相结合的方法实时计算出脉冲宽度。只要处理方法得当就可以保证足够的计算精度。
输出电压自动调整控制由式（3）可见，脉冲宽度的计算不仅与电压幅值指令Am有关，而且还与直流母线电压E有关。因此，当交流电网电压波动或电动机负载的轻重发生变化以及电机的加减速运动，引起直流母线电压波动时，如果不随之改变式（3）中的E，则变频器的输出电压也会随着发生变化，造成输出电压偏离指令值。
其结果，破坏了压频比恒定控制条件，从而引起电机输出转矩发生变化，严重时会造成电机过激磁，导致无功损耗增加、电机发热、效率下降。为此，采用实测直流母线电压方法，使得式（3）中的E跟随直流母线电压变化。这样当直流母线电压波动时，脉冲宽度也随之进行调整，保证了输出电压与指令电压相一致，实现了输出电压自动调整控制。
通用变频器总体结构2.2kW通用变频器系统结构如所示，分为三个层次：（1）功率主回路；（2）控制电源、信号检测以及外围控制电路；（3）系统控制器。
为减小系统配线、缩小变频器体积，整个主回路配线均安排在PCB电路板上。功率主回路三相交流输入电压经整流模块与中间滤波电容滤波后变为平滑的直流电压。压敏电阻网络RZ1～RZ3与RZ4～RZ6用于吸收交流电网浪涌过电压以及雷电浪涌过电压，从而避免了浪涌侵入电压损坏变频器。晶闸管在上电结束后，将充电限流电阻R3旁路。无感电容C3用于吸收IPM直流端子P、N两端的浪涌过电压。
信号检测与外围控制电路电压检测电路检测直流母线电压并输出信号：（1）泵升电压信号向IPM的Br端提供驱动信号，限制电压泵升；（2）欠压和过压信号向系统控制器提供报警信号；（3）电压信号U提供给80C196MC的A/D转换器引脚，用于输出电压自动调整控制。
系统控制器系统控制器是数字化交流电动机变频调速控制器的核心。它采用双CPU结构，两个微机系统之间以串行通信方式交换数据。
（1）80C196MC最小系统80C196MC最小系统为系统控制器核心，采用EPROM存储程序、余弦函数表，以及电压补偿曲线、加减速时间限制、工作频率限制、开关频率限制等工厂设定参数。采用串行E2ROM存储用户根据实际工作情况设定的变频器运行参数以及故障信息。
（2）89C2051最小系统89C2051最小系统是所示可分离操作面板的核心器件，对键盘和显示器进行全面管理，方便了各类用户的使用。
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