7 PWM控制技术

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(完整版)电力电子技术第7章复习题答案

第7章 PWM控制技术复习题第1部分：填空题1.PWM控制的理论基础是面积等效原理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

2.根据“面积等效原理”，SPWM控制用一组等幅不等宽的脉冲（宽度按正弦规律变化）来等效一个正弦波。

3.PWM控制就是对脉冲的__宽度____进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM波是等效_直流___波形，SPWM控制得到的是等效_正弦___波形。

4.PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称__单极性___控制方式，PWM波形在正负极性间变化的控制方式称__双极性______控制方式，三相桥式PWM型逆变电路采用__双极性______控制方式。

5.SPWM波形的控制方法：改变调制信号u r的幅值可改变基波幅值；改变调制信号u r的频率可改变基波频率；6.得到PWM波形的方法一般有两种，即_调制法__和_计算法_，实际中主要采用_调制法_。

7.根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为_同步调制__和_异步调制__。

一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用_异步调制_方法，在高频输出时采用_同步调制_方法。

8.在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称_自然采样法___，实际应用中，采用_规则采样法______来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。

9.正弦波调制的三相PWM逆变电路，在调制度α为最大值1时，直流电压利用率为__0.866____，采用_梯形____波作为调制信号，可以有效地提高直流电压利用率，但是会为电路引入__低次谐波_____。

10.PWM逆变电路多重化联结方式有_变压器方式______和_电抗器方式____，二重化后，谐波地最低频率在____2__ωc附近。

11.从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。

电压型逆变电路多用__串联___多重方式；电流型逆变电路多采用_并联____多重方式。

四种pwm控制技术的原理

四种pwm控制技术的原理
PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种常用的数字控制技术，用于实现模拟信号的精确控制。

它通过改变信号的脉冲宽度来控制信号的平均电压或电流。

下面是四种常见的PWM控制技术及其原理：
1. 占空比控制：占空比是PWM信号高电平与周期之比。

通过改变占空比可以控制输出信号的平均电压或电流。

占空比越大，输出信号的平均电压或电流越大；占空比越小，输出信号的平均电压或电流越小。

这种方法简单易行，适用于许多应用场合。

2. 脉冲数改变：这种方法通过改变PWM信号每个周期中的脉冲数来控制输出信号的平均电压或电流。

脉冲数越多，输出信号的平均电压或电流越大；脉冲数越少，输出信号的平均电压或电流越小。

脉冲数改变时，周期保持不变。

这种方法常用于需要精确控制输出信号的平均电压或电流的应用。

3. 频率调制：这种方法通过改变PWM信号的频率来控制输出信号的平均电压或电流。

频率越高，输出信号的平均电压或电流越大；频率越低，输出信号的平均电压或电流越小。

输出的平均功率受频率的影响最小，可以实现高效的能量转换。

频率调制一般使用较高的固定占空比。

4. 相位移控制：这种方法通过改变PWM信号相位来控制输出信号的平均电压或电流。

相位移正比于输出信号的平均电压或电流。

相位移控制可以实现交流电源的电压或电流控制，广泛应用于电网有功功率控制和无功功率控制。

这四种PWM控制技术可以根据具体应用的需要选择合适的方式，以实现对输出信号的精确控制。

说明PWM控制的基本原理

说明PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）是一种常见的控制技术，它通过改变信号的脉冲宽度来实现对电路的控制。

在电子设备中，PWM控制被广泛应用于调节电机速度、控制LED亮度、调节电源输出等方面。

本文将从PWM控制的基本原理、工作原理和应用进行详细介绍。

PWM控制的基本原理。

PWM控制的基本原理是通过改变信号的脉冲宽度来控制输出电压或电流的大小。

在PWM控制中，信号的周期是固定的，但脉冲的宽度可以根据需要进行调节。

通常情况下，脉冲宽度越宽，输出电压或电流就越大；脉冲宽度越窄，输出电压或电流就越小。

通过不断改变脉冲宽度，可以实现对电路的精确控制。

PWM控制的工作原理。

PWM控制的工作原理是通过不断地调节脉冲宽度来控制电路的输出。

当需要控制电路输出时，控制器会根据输入信号的大小和方向来生成相应的PWM信号。

PWM信号经过功率放大器放大后，就可以驱动电路输出。

通过改变PWM信号的脉冲宽度，可以实现对电路输出的精确控制。

PWM控制的应用。

PWM控制在各种电子设备中都有广泛的应用。

在电机控制中，PWM信号可以控制电机的转速和方向；在LED调光中，PWM信号可以控制LED的亮度；在电源调节中，PWM信号可以控制电源输出的稳定性。

除此之外，PWM控制还被应用于无线通信、数字电路、电源管理等领域。

总结。

通过本文的介绍，我们了解了PWM控制的基本原理、工作原理和应用。

PWM 控制通过改变信号的脉冲宽度来实现对电路的精确控制，在电子设备中有着广泛的应用。

希望本文能够帮助读者更好地理解PWM控制，并在实际应用中发挥作用。

伺服控制器的PWM调制技术介绍

伺服控制器的PWM调制技术介绍伺服控制器是现代自动控制系统中关键的设备，它能够通过对电机的控制来实现精确定位和稳定控制。

在伺服控制器中，PWM调制（Pulse Width Modulation）技术起到了重要作用。

本文将介绍PWM调制技术在伺服控制器中的原理和应用。

1. PWM调制技术原理PWM调制技术是通过改变脉冲宽度来调制输出信号的技术。

在伺服控制器中，PWM调制技术主要应用于控制电机的输出功率。

通过改变PWM信号的占空比（高电平持续时间与一个周期的比值），控制电机的转速和输出扭矩。

PWM调制技术的原理是利用周期性的方波信号和一个可调节的调制信号进行运算。

当调制信号的幅值小于方波信号的幅值时，输出信号的占空比小于50%，电机输出功率较低；当调制信号的幅值等于方波信号的幅值时，输出信号的占空比等于50%，电机输出功率最大；当调制信号的幅值大于方波信号的幅值时，输出信号的占空比大于50%，电机输出功率较高。

2. PWM调制技术的优势PWM调制技术在伺服控制器中具有以下的优势：（1）高效率：由于PWM信号是脉冲宽度可调的方波信号，可以通过改变占空比来调节输出功率，从而提高电机的效率。

在低负载情况下，可以通过降低占空比来减少功耗。

（2）精确控制：PWM调制技术可以通过改变脉冲占空比来控制电机的转速和输出扭矩，并且调制信号的幅值可以实时调整。

这种精确的控制能够满足不同应用场景对电机性能的要求。

（3）稳定性高：PWM调制信号具有高频率和快速响应的特点，能够提供稳定的输出信号。

在伺服控制系统中，稳定性是非常重要的，可以保证系统的可靠性和精准性。

（4）电磁兼容性好：PWM调制信号是数字信号，频率比较高，能够有效地抑制电磁干扰。

这对于电机控制系统而言，尤为重要，可以减少电磁干扰对其他设备的影响。

3. PWM调制技术的应用PWM调制技术在伺服控制器中有着广泛的应用。

下面介绍几个常见的应用场景：（1）速度控制：通过改变PWM信号的占空比，实现对电机速度的精确控制。

pwm直流电机控制原理

pwm直流电机控制原理
PWM（脉宽调制）是一种控制技术，可以用于控制直流电机的转速和方向。

它通过改变信号的脉冲宽度来控制电机驱动电压的大小。

在PWM控制中，周期性地产生一个固定频率的方波信号，即PWM信号。

这个信号的高电平时间（脉冲宽度）可以根据需要进行调整。

脉冲宽度越长，电机接收到的驱动电压就越高，转速也会相应增加。

脉冲宽度越短，则驱动电压越低，转速也会减小。

PWM信号的周期必须远远小于电机的机械响应时间，以确保控制的稳定性。

频率一般设定在几千赫兹到几十千赫兹之间，以避免电机产生噪音。

脉冲宽度的调整则通过改变占空比（高电平时间与周期的比值）来实现。

在具体的实现中，通常使用微控制器或专用的PWM控制器来产生PWM信号。

通过改变占空比的值，控制电机的转速。

例如，当占空比为50%时，电机接收到的驱动电压为平均值的一半，电机转速为额定转速的一半；当占空比为100%时，电机接收到的驱动电压为最大值，电机转速为最大转速。

为了实现方向控制，可以使用H桥电路。

H桥电路可以控制电流的方向，从而改变电机的转向。

通过控制H桥的开关状态，可以将电机正反转。

综上所述，PWM控制技术通过改变信号的脉冲宽度来控制直
流电机的转速和方向。

通过微调占空比的值，可以精确控制电机的转速，并利用H桥电路控制电机的转向。

pwm的具体原理

pwm的具体原理
PWM（脉宽调制）是一种采用脉冲的宽度来调制信号的技术。

其基本原理是通过改变脉冲的宽度，从而改变信号的平均功率。

在PWM的实现过程中，主要包括以下几个步骤：
1. 设定基准信号：首先需要确定一个基准信号，即频率固定、幅度一致的连续周期信号，可以是正弦波、方波等。

该信号的周期决定了PWM信号的刷新频率。

2. 设定调制信号：接下来需要确定一个调制信号，即用于改变基准信号脉冲宽度的信号。

调制信号通常是一个较低频率的信号，其幅度表示要控制的参数的大小。

3. 比较器运算：比较器会不断地将调制信号与基准信号进行比较，当基准信号的值高于调制信号时，输出高电平，当基准信号的值低于调制信号时，输出低电平。

4. 设置脉宽：根据比较器的输出，可以确定脉冲宽度。

当调制信号较大时，比较器输出的高电平时间较长，脉冲宽度增大；当调制信号较小时，比较器输出的高电平时间较短，脉冲宽度减小。

5. 输出PWM信号：经过调整后的脉冲宽度被用来控制目标器件，例如直流电机、电子元件等。

PWM信号具有周期性、平
均功率可控的特点，可以精确地控制目标设备的工作状态。

需要注意的是，由于PWM信号是由一系列高低电平的脉冲组
成的，所以其平均值表示的不是直流电压或电流的实际大小，而是平均功率的调节。

因此，在使用PWM进行控制时，需要目标器件能够接受PWM信号并进行相应的处理，以实现对参数的精确调节。

七段式SVPWM_优化电机电磁噪声的量产可行性验证

第7卷第1期2024年2月Vol.7 No.1Feb. 2024汽车与新动力AUTOMOBILE AND NEW POWERTRAIN七段式SVPWM优化电机电磁噪声的量产可行性验证胡星星，陈海娥（佛山仙湖实验室，广东佛山 528200）摘要：某插电式混合动力汽车（PHEV）样车存在明显的高频电磁噪声，该噪声被确认由电机系统产生。

将该电机采用的五段式空间矢量脉宽调制（SVPWM）软件改为七段式SVPWM软件。

在不降低电机性能的条件下，探索降低电磁噪声的可量产优化方案。

七段式SVPWM正弦性好，谐波含量小，噪声表现好。

采用七段式SVPWM软件，在台架及实车上进行验证。

结果表明：七段式SVPWM软件能有效改善电磁噪声，且对电机的性能影响轻微，可量产应用。

关键词：电机；电磁噪声；空间矢量脉宽调制；试验验证0　前言插电式混合动力汽车（PHEV）作为节能车辆能有效降低碳排放。

PHEV性能优，保有成本低，因此日益受消费者青睐。

但PHEV零部件多，结构和控制复杂，性能指标多，开发难度大。

某项目开发了一款理论效率高且各项性能均衡的电机系统，但在PHEV实车评价阶段，噪声评分低，亟需优化。

1　电机噪声问题动态评审该PHEV样车时，在怠速发电和纯电低速行驶时有高频刺耳噪声。

经过测试分析，该噪声呈伞状阶次，如图1所示，是典型的电磁噪声［1］。

2　电机结构该PHEV样车采用永磁同步电机驱动。

永磁同步电机［2］因具有高效率、高功率因数、高转矩密度和良好动态性能等优点，广泛应用于新能源汽车。

它由定子、转子和附件组成，其中：定子由壳体、铁心和三相绕组组成，相间为星形连接，铁心由硅钢片叠压而成；转子由永磁体、铁心和轴组成，常用钕铁硼永磁体，以提高磁场强度和磁能密度。

该驱动电机核心结构如图2所示，定子外径为270 mm，轴向长60 mm；定子共24槽，采用圆铜线制成集中式绕组；转子8对级，永磁体轴向分段角度布置；电机通过壳体液冷。

用单片机产生7路舵机控制PWM波的方法

PLC 控制系统抗电磁干扰的重要措施之一O PLC 控制系统安全接地设计及其工程实践一般应注意以下一些问题=a .采用一点接地O 一般情况下接地方式与频率有关9当频率低于1M~Z 时可用一点接地9高于10M~Z 时采用多点接地O PLC 控制系统因信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响9装置之间信号交换频率一般都低于1M~Z 9所以PLC 控制系统采用一点接地O 集中布置的PLC 系统适于并联一点接地方式9各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极O 如果装置间距较大9应采用串联一点接地方式9用1根大截面铜母线(PEB >连接各装置柜体中心接地点9然后将接地母线直接连接接地极Ob .接地线采用大于22mm 2的铜导线9接地母线(PEB >使用截面大于60mm 2的铜排O 在接地末端测量接地电阻应小于2O 9接地极最好埋在距建筑物10～15m 远处9而且PLC 系统接地点必须与强电设备接地点相距10m 以上Oc .信号源和交源电不允许共同使用1根地线9在接线铜排上才能把各个接地点联接在一起;屏蔽地\保护地各自独立地接到接地铜排上9不应当将其和电源地\信号地在其它任意地方扭在一起O 3结束语PLC 控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题9在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素9合理有效地抑制抗干扰O 另外9还需要说明的是9由于电磁干扰的复杂性9要根本消除干扰影响是不可能的9因此9在PLC 控制系统的软件设计和组态时9还应在软件方面进行抗干扰处理O 参考文献=1]皮壮行9等.可编程序控制器的系统设计与应用实例 M ].北京=机械工业出版社92000.2]袁任光.可编程序控制器选用手册 M ].北京=机械工业出版社92002.3]郭宗仁9等.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术 M ].北京=人民邮电出版社92000.4]陈宇9等.可编程序控制器基础及编程技巧 M ].广州=华南理工出版社92002.5]王庆斌9等.电磁干扰及电磁兼容技术 M ].北京=机械工业出版社91999.作者介绍=徐滤非(1964->9男9湖北黄石人9黄石高等专科学校自动化系讲师9从事工业自动化的教学及科研工作O用单片机产生7路舵机控制P WM 波的方法刘歌群9卢京潮9闫建国9薛尧舜9(西北工业大学9陕西西安710072)M et hod t o G enerat e 7Pul seW i dt h M odul ati on W aves W it h S i n g l echi p M i cr o p r ocessor t oContr ol Ser vosLI U G e<un 9LU ji n g chao 9YAN jiang uo 9XUE Yao shun (Nort h Wester n Pol y technic Uni versit y 9X i an 7100729Chi na )摘要C提出了一种利用80C196KC 单片机产生7路P WM 波来控制FUTABA 舵机的方法O 利用分时机制产生每一路P WM 波的上升沿和下降沿97路波形从单片机的P1口同时输出9分辨率达到2卜s O 本方法具有成本低\分辨率高\输出路数多等优点9并在某机器人控制器中得到了成功应用O收稿日期=20030529关键词=单片机;P WM 波;软件定时器;运动控制器中图分类号=TP211.4;TN787.2文献标识码=B 文章编号=10012257(2004>02007603Abstract =A m et hod t o g enerat e 7p ul seW i dt hmodul ati on Waves W it h si n g l e chi p m i cr o p r ocessor 80C196KC f or t he contr olli n g of Fut aba ser vos i s p r o p osed .Each P WM Wave i s p r oduced b y m echa-ni s m of ti m eshari n g.A ll7Waves9Whose resol uti on i s2us9are out p utt ed f r o m Port1of CP U si mult a-neousl y.W it h advant a g es of l o W cost9hi g h resol u-ti on and more out p ut nu mber9t he m et hod has been successf ull y a pp li ed i n an r obot co m p ut er contr ol s y st e m.Ke y words C si n g l e chi p m i cr o p r ocessor9p ul se W i dt h modul ati on Wave9sof t Ware ti m er9move-m ent contr oll er0引言在机器人无人驾驶汽车和无人驾驶飞机等运动控制器的设计中9常会遇到多路P WM波的产生问题O机器人的头肩肘腕指等关节9无人飞机的舵面1I9无人驾驶汽车的方向盘和油门等9都需要电机驱动9所以在这一类的控制器中需要多路的P WM信号来完成控制任务O在80C196单片机作为主芯片的控制器中9要产生多路P WM信号存在以下问题Ca.单片机的P WM波发生器是固定周期的9难以完成各种周期的P WM输出要求Ob.专门的P WM波发生器芯片波形周期受限定时精度不高增加系统的体积成本Oc.用单片机的高速输出~SO产生P WM波2I9周期和分辨率可达到要求9但最多只能输出4路O 因此需要一种低成本高分辨率能够产生多路P WM波的方法O FUTABA舵机周期为14590卜s9工作正脉冲宽度为1200～1800卜s9有多种型号9常用于各种运动控制器3I O由于其工作正脉冲宽度不大于周期的1/89所以为利用软件定时器产生8路P WM波提供了可能性O由于中断响应和执行中断服务程序会占用一定的时间9为保证有一定的富余时间9本方法可以产生稳定的7路FUTABA舵机控制用P WM波O1实现7路P WM波输出的机理由于各路P WM波的周期相同9工作正脉冲宽度小于周期的1/89可以在1个周期的时间里分时启动各路P WM波的上升沿9再利用1个软件定时器确定该路P WM波的输出宽度O第1个软件定时器按周期的1/7时间定时9并设置输出通道号9输出号从0开始O第1个软件定时器定时中断响应后9将当前输出通道号对应的引脚输出置高电平9设置该路输出正脉冲宽度9并启动第2个软件定时器9输出通道号指向下一路O第2个软件定时器定时时间到后9将当前输出引脚置低电平9此路P WM在该周期中输出结束9系统等待第1个软件定时器下一个1/7周期的中断到来9再利用第2个软件定时器输出下一路P WM波O7路全部输出完毕之后9输出号设为09重复新一轮输出O 7路P WM波的时间分配如图1所示O总周期为14590卜s91/7周期为2084卜sO图17路P WM波的时间分配图27路P WM波输出的软件设计80C196KC单片机有4个软件定时器4I9选用软件定时器0进行1/7周期定时9选用软件定时器3定时每一路的高电平宽度O定义curr P WMPort 为当前输出通道号9初始值为09对应P1.0口O定义数组p Wm out7I为各路输出脉冲宽度值9数组值初始化为中位值1520卜s O程序一开始对~SO 进行初始化9选择定时器1为时间基准9使软件定时器中断9按1/7周期时间启动软件定时器0O软件定时器0的中断响应子程序把当前输出通道号对应的P1口引脚置高电平9按p Wm out curr P WM-Port I对应的时间装载并启动软件定时器39并按1/ 7周期时间再次启动软件定时器0O软件定时器3的中断响应子程序把当前输出通道号对应的P1口引脚置低电平O程序原理性伪代码C＃defi ne Z W Z1520//中位值1520卜sst ati c I NT8U curr P WMPort9//输出通道号I NT16U p Wm out7I=Z W Z9Z W Z9Z W Z9 Z W Z9Z W Z9Z W Z9Z W Z}9//各路输出脉冲宽度值voi d i nit hsi o(voi d>//初始化~SOcurr P WMPort=09hso co mm and=0x189hso ti m e=ti m er1+0x61b9//2084卜s91/7个时间周期voi d Sof t T i m er0软件定时器0中断响应子程序Whil e i os0&0x80as m dihso co mm and=0x18hso ti m e=ti m er1+2084再次启动软件定时器0Whil e i os0&0x80hso co mm and=0x1bhso ti m e=ti m er1+p Wm out curr P WM-Port启动软件定时器3set bit i o p ort1curr P WMPort上升沿置高电平as m eicurr P WMPort++if curr P WMPort==7curr P WMPort=0指向下一通道voi d Sof t T i m er3软件定时器3中断响应子程序as m diif curr P WMPort==0clr bit i o p ort16el seclr bit i o p ort1curr P WMPort-1下降沿置低电平as m ei80C196KC单片机选用12M~Z晶振1个状态周期为167ns5作为~SO时间基准的定时器1分辨率为8个状态周期故软件定时器的分辨率为8 >167ns=1.336卜s小于2卜s经测试软件定时器0的中断响应子程序执行时间为60卜s左右在~SO时间装载的时候把相应的软件运行时间减掉最后得出的真实定时时间就符合舵机对控制P WM信号的要求为了防止更高优先中断影响准确的定时时间在中断响应子程序中实行了关中断3输出结果利用逻辑分析仪测得的单片机P1口输出波形如图2所示图2P1口输出波形图由图可以看出软件定时比较准确由于中断响应时间等不确定因素会有3卜s的定时误差从使用的角度来说已经满足了舵机控制的要求4结束语通过分时输出高电平利用2个软件定时器在单片机上产生了7路P WM波成功地实现了对某机器人7个FUTABA舵机颈1路肩2路肘2路指2路的控制输出的P WM波定时精度高占用单片机资源少没有增加额外的硬件输出路数多成本低可以应用于需要控制多个FUTABA舵机的场合对于如直流脉宽调制调速6等其他需要产生P WM波的系统设计也有一定的借鉴作用参考文献1刘歌群.小型无人机飞行控制器的硬件设计J.计算机测量与控制200322144-146.2孙涵芳.I NTEL16位单片机M.北京北京航空航天大学出版社1995.3Futaba Cor p orati on EB OL.htt p WWW.f utaba-rc.co m ser vos f ut m0211.ht m l20030320.4程军.I NTEL80C196单片机应用实践与C语言开发M.北京北京航空航天大学出版社2000.5何立民.单片机应用系统设计M.北京北京航空航天大学出版社1990.6吕平宝谢剑英.基于80C196KC的直流电机P WM调速控制器的设计与应用J.测控技术200221830-32.作者简介刘歌群1974-男陕西西安人西北工业大学自动化学院博士研究生研究方向为计算机控制与智能控制飞行控制过程控制系统的应用与研究薛尧舜1979-男回族江苏扬州人西北工业大学自动化学院硕士研究方向为计算机控制与智能控制用单片机产生7路舵机控制PWM波的方法作者：刘歌群，卢京潮，闫建国，薛尧舜作者单位：西北工业大学,陕西,西安,710072刊名：机械与电子英文刊名：MACHINERY & ELECTRONICS年，卷(期)：2004(2)被引用次数：25次1.刘歌群小型无人机飞行控制器的硬件设计[期刊论文]-计算机测量与控制 2003(02)2.孙涵芳Intel 16位单片机 19953.Futaba Corporation 20034.程军Intel80C196单片机应用实践与C语言开发 20005.何立民单片机应用系统设计 19906.吕平宝;谢剑英基于80C196KC的直流电机PWM调速控制器的设计与应用[期刊论文]-测控技术 2002(08)1.方庆山.林春方.FANG Qing-shan.LIN Chun-fang一种基于AT89C2051的多路舵机控制方案设计[期刊论文]-微特电机2009,37(7)2.梁锋.王志良.解仑.徐文学.LIANG FENG.WANG ZHILIANG.XIE LUN.XU WENXUE多舵机控制在类人机器人上的应用[期刊论文]-微计算机信息2008,24(2)3.冯晓伟.王雷阳.李正生.FENG Xiao-wei.WANG Lei-yang.LI Zheng-sheng多路舵机控制PWM发生器的设计与Proteus仿真[期刊论文]-现代电子技术2011,34(11)4.时玮利用单片机PWM信号进行舵机控制[期刊论文]-今日电子2005(10)5.付丽.刘卫国.伊强.FU Li.LIU Wei-guo.YI Qiang单片机控制的多路舵机用PWM波产生方法[期刊论文]-微特电机2006,34(2)6.张龙.孟偲.刘颖.王田苗.ZHANG Long.MENG Cai.LIU Ying.WANG Tian-miao仿壁虎机器人多路舵机控制器设计[期刊论文]-微特电机2010,38(9)1.李素娟.蒋维安基于51单片机多通道直流电机调速设计[期刊论文]-机电工程技术 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pwm基本原理

pwm基本原理PWM基本原理。

脉宽调制（PWM）是一种常见的调制技术，它在电子领域中有着广泛的应用。

PWM的基本原理是通过控制信号的占空比来实现对电路的控制，从而实现对电压、电流、功率等参数的精确调节。

本文将介绍PWM的基本原理及其在实际应用中的一些特点和优势。

首先，PWM的基本原理是利用脉冲信号的高电平时间占整个周期的比例来控制输出。

当高电平时间占比较大时，输出信号的平均值也相应增大；反之，当高电平时间占比较小时，输出信号的平均值减小。

这种通过改变占空比来控制输出的方式，使得PWM技术在电子调节中得到了广泛应用。

其次，PWM技术在实际应用中有着诸多优势。

首先，PWM技术可以实现对电路的精确控制，能够在不同的工作条件下保持稳定的输出。

其次，PWM技术可以实现高效的能量转换，能够减小能量损耗，提高系统的效率。

此外，PWM技术还具有抗干扰能力强、响应速度快等特点，适用于各种复杂的控制系统。

在实际应用中，PWM技术被广泛应用于电力电子领域。

例如，PWM技术可以用于直流电机的调速控制，通过改变PWM信号的占空比，可以实现对电机转速的精确控制。

此外，PWM技术还可以用于逆变器的控制，实现对交流电的变换和调节。

除此之外，PWM技术还被应用于照明领域。

采用PWM技术可以实现对LED灯的亮度调节，通过改变PWM信号的占空比，可以实现对LED灯的亮度精确控制，实现节能和环保的目的。

总之，PWM技术作为一种重要的调制技术，在电子领域中有着广泛的应用。

通过控制信号的占空比，可以实现对电路的精确控制，具有高效能量转换、抗干扰能力强等优势，适用于各种复杂的控制系统。

在电力电子和照明领域，PWM技术都有着重要的应用价值，对于提高系统的效率、节能环保等方面都具有积极的作用。

希望本文对PWM技术的基本原理和应用有所帮助，谢谢阅读！。

7 PWM控制技术

V1 Ud + V2 VD2 信号波载波
2010
VD1 R uo
V3 L V4
u
uc
ur
VD3
O
ωt
uo uof
VD4
uo Ud
ur uc
调制电路
O -Ud
ωt
13
控制规律
uo正半周，V1通，V2断，V3和正半周， V4交替通断流为正的区间负载电流为正的区间， V1 和 V4导通时，uo＝Ud；V4关断时， u 导通时，关断时，信号波负载电流i 通过V 续流，负载电流 o 通过 1 和 VD3 续流， u 载波 uo= 0 流为负的区间负载电流为负的区间， V1 和 uo V4 导通（其实 io 是从 VD1 和 Ud VD4 流过）时，uo＝Ud；V4关流过）开通后，通过V 断、 V3 开通后， io 通过 3 和 O VD1续流，uo= 0 续流， uo负半周，让V2保持通，V1保 -Ud 负半周，保持通，持断，交替通断，持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平 2010
r c
V1 Ud + V2
VD1 R uo VD2
V3 L V4
VD3
VD4
调制电路
uc
ur
ωt
uo uof
o
d
O -Ud
ωt
15
2010
单极性PWM控制方式控制方式单极性
ur 负半周， V1 保持断， V2 保负半周，保持断，持通当 ur<uc 时，使 V3 通， V4 断，uo=-Ud 当 ur>uc 时，使 V3 断， V4 通，uo=0 虚线u 表示u 虚线 of表示 o的基波分量单极性PWM波形－－在 ur的波形－－单极性波形－－在半个周期内，半个周期内，PWM波形只在波形只在正极性或负极性一种极性范围内变化

pwm控制的工作原理

pwm控制的工作原理
PWM（脉宽调制）是一种控制信号的技术，它通过控制信号
的脉冲宽度的长短来实现对输出信号的调节。

PWM常用于控
制电机的速度、改变LED的亮度等电子设备中。

PWM的工作原理是根据输出信号的周期和脉冲宽度比例来控
制电路的开关状态。

具体步骤如下：
1. 设定周期：首先确定输出信号的周期，即一个完整的脉冲周期的时间。

2. 设定脉冲宽度：根据需要调节输出信号的幅度，即控制电路的开关状态的时间。

3. 脉冲生成：利用计时器或特殊的PWM芯片，根据设定的周
期和脉冲宽度来生成PWM信号。

4. 输出控制：将PWM信号通过电流放大器等电路输出给目标
设备，实现对设备的控制。

在PWM信号中，脉冲宽度占整个周期的比例决定了输出信号
的强度或工作状态。

脉冲宽度比例越大，输出信号越强；脉冲宽度比例越小，输出信号越弱。

优点是PWM控制方式可以实现模拟信号的输出，而不需要使
用模数转换器。

另外，由于脉冲宽度的变化可以通过改变开关频率来实现，因此PWM可以很好地适应不同频率范围的应用。

总之，PWM控制的工作原理是根据周期和脉冲宽度比例来控制输出信号的强度或工作状态，通过改变脉冲宽度比例来实现对电子设备的精确控制。

pwm控制原理

pwm控制原理
PWM（脉宽调制）是一种常用的控制技术，可以通过调节信号的脉冲宽度来控制电子设备的输出功率，其原理如下:
PWM的基本原理是通过改变信号的占空比来控制输出电压或电流的大小。

占空比是指脉冲高电平时间与一个周期的比值，通常用百分比表示。

在PWM控制的过程中，输入信号会被分为固定的多个周期，在每个周期内，根据设定的占空比来决定脉冲的高电平时间和低电平时间。

当占空比较大时，脉冲的高电平时间相对较长，输出电压或电流较大；当占空比较小时，脉冲的高电平时间相对较短，输出电压或电流较小。

PWM控制可以实现对输出信号的精确控制，具有输出功率调节范围广、开关损耗小、控制精度高等优点。

在电子设备中，尤其是电机控制领域，PWM控制被广泛应用。

在实际应用中，PWM控制需要通过微控制器或专用的PWM 控制芯片来实现。

这些控制器会根据外部输入的控制信号或算法，计算出对应的占空比，并产生相应的PWM信号。

PWM 信号经过功率放大电路放大后，驱动输出设备，实现对输出功率的调节。

需要注意的是，PWM控制的频率和占空比需要根据被控制设备的特性和需求进行合理选取。

频率较高可以减小输出的脉冲波形，提高控制精度；占空比较大可以获得更高的输出功率，
但也会增加开关损耗。

因此，在具体应用中，需要综合考虑设备特性、效率要求等因素，进行合理的PWM参数设计。

第7章 PWM控制技术

《电力电子技术》电力电子技术》
第7章 PWM控制技术章控制技术
7.2.1 计算法和调制法
4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）三相桥逆变）
三相的PWM控制公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、 urV和urW依次相差 120°
图7-7 三相桥式PWM型逆变电路
《电力电子技术》电力电子技术》
《电力电子技术》电力电子技术》
第7章 PWM控制技术章控制技术
7.1 PWM控制的基本思想控制的基本思想
1）重要理论基础——面积等效原理面积等效原理
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的冲量环节上时，其效果基本相同效果基本相同。效果基本相同冲量效果基本相同
f (t) f (t)
u uc ur
O
ωt
uo Ud
uo u of
O -U d
ωt
表示uo的基波分量
图7-5 单极性PWM控制方式波形
《电力电子技术》电力电子技术》
3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变）（单相桥逆变）在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud ± 两种电平。同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。
Ud O -U d
7.1 PWM控制的基本思想控制的基本思想
ωt
根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM 波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。
U
d
O
-
ωt
U
d
《电力电子技术》电力电子技术》
第7章 PWM控制技术章控制技术
7.1 PWM控制的基本思想控制的基本思想

电力电子技术第七章PWM控制技术

7.2.1 计算法和调制法 7.2.2 异步调制和同步调制 7.2.3 规则采样法 7.2.4 PWM逆变电路的谐波分析
5
7.2.1 计算法和调制法
■计算法 ◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内
的脉冲数,将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算出来,按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断,就可以得到所需要的PWM波形,这种方法称之为计算法.
负载相电压的PWM波由±2/3Ud、±1/3Ud和0 共5种电平组成.
◆为了防止上下两个臂直通而造成短路,在上图7-8 三相桥式PWM逆变电路波形下两臂通断切换时要留一小段上下臂都施加
关断信号的死区时间.
12
7.2.1 计算法和调制法
图7-9 特定谐波消去法的输出PWM波形
■特定谐波消去法 ◆是计算法中一种较有代表性的方法. ◆如果在输出电压半个周期内开关器件开通和关断各k次,考虑到
◆在fr低的频段采用较高的载波比,以使fc不致过低而对负载产生不利影响.
◆为了防止fc在切换点附近的来回跳动,在各频率切换点采用了滞后切换的方法.
◆有的装置在低频输出时采用异步调
制方式,而在高频输出时切换到同步调制方式,这样可以把两者的优点结合起来, 和分段同步方式的效果接近.
19
7.2.3 规则采样法
高频段略有差异. ◆实例 ☞将图7-1a、b、c、d所示的脉冲作为输入,加在图7-2a所示的R-L
电路上,设其电流it为电路的输出,图7-2b给出了不同窄脉冲时it的响应波形.
图7-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
图7-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
3
7.1 PWM控制的基本原理
■用PWM波代替正弦半波

PID算法及PWM控制技术简介

比例微分积分执行机构对象r(t)+-++u(t)c(t)e(t)PID 算法原理（一）PID 算法及PWM 控制技术简介1.1 PID 算法控制算法是微机化控制系统的一个重要组成部分，整个系统的控制功能主要由控制算法来实现。

目前提出的控制算法有很多。

根据偏差的比例（P ）、积分（I ）、微分（D ）进行的控制，称为PID 控制。

实际经验和理论分析都表明，PID 控制能够满足相当多工业对象的控制要求，至今仍是一种应用最为广泛的控制算法之一。

下面分别介绍模拟PID 、数字PID 及其参数整定方法。

1.1.1 模拟PID在模拟控制系统中，调节器最常用的控制规律是PID 控制，常规PID 控制系统原理框图如图1.1所示，系统由模拟PID 调节器、执行机构及控制对象组成。

图1.1 模拟PID 控制系统原理框图PID 调节器是一种线性调节器，它根据给定值)(t r 与实际输出值)(t c 构成的控制偏差： )(t e =)(t r －)(t c（1.1）将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制，故称为PID 调节器。

在实际应用中，常根据对象的特征和控制要求，将P 、I 、D 基本控制规律进行适当组合，以达到对被控对象进行有效控制的目的。

例如，P 调节器，PI 调节器，PID 调节器等。

模拟PID 调节器的控制规律为])()(1)([)(0dtt de T dt t e T t e K t u DtIp ++=⎰ （1.2）式中，P K 为比例系数，I T 为积分时间常数，D T 为微分时间常数。

简单的说，PID 调节器各校正环节的作用是：（1）比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号)(t e ,偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减少偏差；（2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。

积分作用的强弱取决于积分时间常数I T ，I T 越大，积分作用越弱，反之则越强；（3）微分环节：能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。

第7章PWM控制技术本

28
7.3 PWM跟踪控制技术
7.3.1 滞环比较方式 7.3.2 三角形比较方式
29
7.3.1 滞环比较方式
1) 采用滞环比较方式的PWM电路跟踪控制。
基本原理
把指令电流i*和实际输出电流i的偏
差i*-i作为滞环比较器的输入。
V1（或VD1）通时，i增大 V2（或VD2）通时，i减小通过环宽为2DI的滞环比较器的控
Ud
O
wt
-Ud
图7-6 双极性PWM控制方式波形
20
7.2.1 计算法和调制法
u
uc ur
u
ur uc
O
wt O
wt
uo
uo
Ud
uof
uo
u of
uo
Ud
O
wt O
wt
-Ud
-Ud
图7-5 单极性PWM控制方式波形图7-6 双极性PWM控制方式波形
对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。
u
uc ur
当 ur<uc 时使 V4 断， V3 通， uo=0 。
O
wt
这样就在负载端得到了 SPWM
波形u0。
uo
uo
ur负半周，分析方法与正半周同。
Ud
表示uo的基波分量
uof
O
wt
上述PWM波只在单个极性范围 -Ud
内变化称单极性PWM控制方式。
图7-5 单极性PWM控制方式波形
u断Uod，负和V半零3周和两，V种4让交电V替平2保通。持断通，，uoV可1得保持-

大功率逆变电源 PWM 控制技术分析

大功率逆变电源 PWM 控制技术分析摘要:在功率电子学中，逆变电源控制技术是重要一个组成部分，文章基于全桥变换器PWM控制技术分类上，首先对PWM控制技术含义以及在纯硬件PWM法控制充电电流方法中的应用进行了简单分析，然后比较了四种PWM控制技术，并对四种技术的特点和原理做了分析，并根据对电路的要求，发现大功率全桥变换器还是比较适合电流型相移式PWM控制技术的。

关键词:电流型相移式控制；全桥变换器；PWM控制技术引言在电力电子技术中，逆变电源的控制技术也是一个非常重要的部分，其中脉宽调制（PWM）技术不但对电力变压器和输出滤波器的体积进行了减小，同时还使控制补偿网络的设计进行了简化，并且发展为了逆变控制技术的主流。

在等离子体、通信和表面工程领域，逆变电源的应用需求也在不断增加。

其中，变压器式全桥变流器控制技术一般分为四种技术:1电压型移相（PWM）技术、2电流型同步（PWM）技术、3电压型同步（PWM）技术、4电流型移相式（PWM）技术，分析表明，电流型移相式（PWM）技术是电力全桥逆变器较好的控制技术。

1.PWM控制技术含义PWM控制技术也叫做脉冲宽度调制技术，他是先对脉冲先进行调节，然后来获得波形的宽度，并且它的等效原理也是其技术中的重要领域，其中非常典型的是SPWM波形，这种波形就是正弦波的脉冲宽度和等效。

PWM的含义就是打开和关闭输出波形调解。

开关电源通常是一个脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是高频，高效率，高功率密度，高可靠性，然而，由于以高频率的开关状态的开关装置的操作，所以，其本来就是一个比较快速的瞬态电磁干扰源，而且它产生的EIM信号频率范围比较广，同时它具有一定幅度，当这样的电源是在数字装置直接使用，该设备产生的EMI信号将更加激烈和复杂[1]。

2.PWM技术的实际应用2.1在1PWM软件法控制充电电流方法中的应用在PWM软件法控制充电系统电流计算方法中的应用中，它是在不改变PWM信号周期的前提下，然后在利用单片机的PWM端口，来利用软件的方式调整单片机的PWM控制功能以及PWM的占空比，然后来对充电电流进行控制。

pwm单片机原理

pwm单片机原理
PWM（脉宽调制）是一种常用的单片机控制技术，它通过调
整高电平和低电平的时间比例来实现对输出电压或电流的调节。

PWM 单片机原理基于脉冲信号的周期性和占空比的变化。

在 PWM 单片机原理中，首先需要确定一个固定的时间周期，通常称为 PWM 周期。

这个周期被划分为多个等宽的时间段，称为 PWM 脉冲宽度。

脉冲宽度表示了高电平的持续时间。

要实现 PWM 控制，需要一个时钟源来提供时间基准。

这个时钟源通常由单片机自带的定时器模块产生。

定时器在每个时钟周期内递增一个计数器。

当计数器的值小于脉冲宽度时，输出为高电平；当计数器的值大于等于脉冲宽度时，输出为低电平。

通过不断改变脉冲宽度，就可以控制输出信号的占空比。

PWM 的占空比是指高电平时间与一个PWM 周期时间的比值。

占空比决定了每个周期内高电平的时间比例，从而影响了输出信号的平均电压或电流。

占空比可以通过调整脉冲宽度来改变，通常通过改变定时器计数器的最大值实现。

使用 PWM 技术可以实现一些常见的应用，比如产生模拟信号，控制马达的转速和方向，控制LED 的亮度等。

它的优点是简单、高效，更能节省功耗。

总之，PWM 单片机原理是基于不断变化的脉冲宽度和占空比
来控制输出信号的技术。

通过调整计数器的值和最大值，可以实现对输出电压或电流的精确控制。