电力电子PWM技术
PWM技术实现方法
PWM技术实现方法PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）技术是一种常用的模拟控制技术，它通过改变信号的脉冲宽度来控制电路的输出电压。
在PWM技术中，将一个固定频率的方波信号进行占空比调制，将脉冲的宽度（高电平持续时间）调节成与输入信号相关的数值，从而实现对输出电压的控制。
PWM技术在电力电子、自动控制、通信等领域都有广泛应用。
1.数字PWM数字PWM是一种通过微控制器或数字信号处理器（DSP）来实现的PWM技术。
在数字PWM中，通过将模拟信号转换为数字信号，并使用定时器和计数器控制电路的开关时间，从而实现对输出电压的调节。
具体实现步骤如下：（1）通过模数转换器（ADC）将输入的模拟信号转换为数字信号；（2）使用定时器和计数器生成一个固定频率的方波信号；（3）使用PWM控制器将输入的数字信号与方波信号进行比较，生成相应占空比的PWM信号；（4）将PWM信号输入到电路中，通过开关器件（如晶体管）的控制，实现对输出电压的调节。
数字PWM技术具有精度高、稳定性好等优点，可以实现高速的控制和调节，广泛应用于电机控制、电流控制等领域。
2.模拟PWM模拟PWM是一种通过模拟电路来实现的PWM技术。
在模拟PWM中，通过改变电路中的电流的大小和频率，从而实现对输出电压的调节。
具体实现步骤如下：（1）使用一个可变电阻或可变电容器来控制电路的电流大小；（2）使用一个多谐振环路（VCO）来控制电路的频率；（3）将输入的模拟信号输入到电路中，通过控制电流和频率的大小，生成相应占空比的PWM信号；（4）将PWM信号输入到电路中，通过开关器件（如晶体管）的控制，实现对输出电压的调节。
模拟PWM技术具有实现简单、成本低等优点，适用于一些低频、低精度的控制应用。
综上所述，PWM技术可以通过数字PWM和模拟PWM两种方法进行实现。
数字PWM适用于需要高精度、高速控制的应用，而模拟PWM适用于一些低频、低精度的控制应用。
电力电子PWM设计
电力电子PWM设计电力电子PWM设计在现代电力系统中，PWM技术已经成为了一个重要的设计手段。
PWM(脉冲宽度调制)技术是一种控制电路的技术，它可以将电压或电流转换成一个固定频率高的脉冲信号。
由于脉冲具有可调节的宽度和高度，因此可以在实际应用中控制不同的电压或电流，实现自动化控制。
电力电子PWM设计是指将PWM技术应用于电力电子控制器的设计中，用于实现对电力信号的控制和管理。
在电力电子PWM设计中，PWM信号可以用于控制各种电机驱动器、电源或逆变器等设备，以实现精确的负载控制和能量管理。
PWM技术的应用可以有效地增加电力电子设备的效率和可靠性。
在电力电子PWM设计中，通常采用的PWM技术有单极性和双极性PWM技术。
这些技术都有各自的优缺点。
单极性PWM技术可以减轻电压压降并高效控制电流，而双极性PWM技术能够在低功率情况下提供更好的波形质量。
在进行电力电子PWM设计之前，需要充分分析和了解系统的特性和要求。
然后根据系统的特性和要求选择合适的PWM技术，并将其应用到电力电子系统的设计中。
在PWM技术的应用中，需要关注一些重要的设计问题。
首先，为了获得更好的电流控制，需要掌握PWM波形的调制技术。
其次，在使用PWM技术进行电源控制时，需要注意限制击穿电压和保证输出的稳定性。
在电力电子PWM设计中，需要注意的另一个重要问题是EMI(电磁干扰)的控制。
由于PWM信号的高频特性，可能会在电路中产生大量的EMI干扰。
因此，必须采取一些措施，如电路滤波和屏蔽等，以保证EMI的控制和系统的稳定性。
总之，电力电子PWM设计是电力系统中非常重要的设计手段，它为电力系统的控制和管理提供了有效的解决方案。
在进行PWM设计时，需要分析系统的要求，并选择合适的PWM 技术。
此外，还需要注意控制电流、限制击穿电压、保证输出稳定性以及控制EMI等问题。
对这些问题的充分考虑，可以有效地提高电力电子系统的效率和可靠性。
pwm的工作原理
pwm的工作原理
PWM（脉宽调制）是一种常用的电子控制技术，它通过控制信号的脉冲宽度来变化输出信号的平均功率。
PWM主要适用于需要精确控制电压、电流或者频率的应用。
其工作原理可以简单描述如下：
1. 信号发生器：PWM的工作原理首先需要一个信号发生器来产生一定频率的方波信号。
这个信号发生器可以是一个晶体振荡器或者其他的任意信号源。
2. 采样：信号发生器产生的方波信号需要经过一个采样电路来进行采样。
采样电路可以是一个比较器，它将方波信号与一个可调的参考电压进行比较。
3. 脉宽控制：比较器的输出信号将进一步通过一个脉宽控制电路进行处理。
脉宽控制电路通常是一个可调的计数器或者定时器。
它根据输入信号的脉冲宽度来控制计数器或者定时器的工作时间。
4. 输出：最后，脉宽控制电路的输出信号将被送入一个功率放大器，用来驱动需要控制的载体。
功率放大器的输出信号即为PWM的最终输出信号。
PWM的工作原理可以通过改变方波信号的脉冲宽度来控制输出信号的平均功率。
通常情况下，脉冲宽度与占空比成正比。
当脉冲宽度增大时，占空比也就增大，输出信号的平均功率也相应增大。
相反，当脉冲宽度减小时，占空比减小，输出信号
的平均功率也减小。
总的来说，PWM的工作原理是通过改变方波信号的脉冲宽度
来控制输出信号的平均功率。
这种控制方法的优点是节省能量、减小功率损耗，并且能够精确控制信号的特性。
在很多电子设备中，PWM被广泛应用于电机控制、光电调光、音频放大以
及电源管理等领域。
第6章PWM技术
由电机学，三相对称正 弦供电时: 总向量恒幅恒速旋转 (电)角速度：w 2f s 代表空间正弦分布且圆 转磁场，u s、es、is 是引用量
26
• 三相交流的空间向量
n=0:15;x=2*pi*n/16;a=2*pi/3;
v=cos(x)+cos(x+a)*exp(j*a) +cos(x-a)*exp(-j*a); plot(v)
16
除计算法和调制法外，还有 空间向量法 跟踪控制方法
17
6.2.2 异步调制和同步调制
载波比N = fc / fo----模拟uo一个周波的脉冲数 1） 异步调制----fc不变， N随fo变 载波与调制波不同步 N常≠整数 对称性差。 当fo较低时，N大------低频性能好。
当fo增高时，N小------高频差
u
ω1
u2Tc
32
空间矢量磁链控制 SVPWM
其它区域也有相应控制规则
SVPWM用电压向量u控制Ψ 沿折线围线,并走走停停逼近圆 开关频率越高,线元usTc越短 Ψ圆越准
33
空间矢量磁链控制 SVPWM
三电平逆变器 电压向量us更多 按ΔΨ=Ψ* - Ψ --用最佳us控制 Ψ圆更准
34
SVPWM波形特点
31
空间矢量磁链控制 SVPWM
--仿闭环控制算法 控制方程ΔΨs “=” usTc 按Ψ转向超前90度建u参考轴 u2 用u轴前后电压向量控制Ψ 例如图 矢量 作用 应用条件 u1 u1 正转增幅 Ψ滞后欠幅 u2 正转减幅 滞后超幅 u7,8 停转等待 超前 Ψ 例:Ψ滞后欠幅,用u1 u1Tc Ψ滞后超幅,用u2 Ψ超前,用u7,8 注”相邻原则”:u1u8; u2u7;可减少开关动作
pwm整流原理
pwm整流原理PWM（脉宽调制）整流原理脉宽调制（PWM）是一种常用的电子控制技术，它通过改变电信号的脉冲宽度来实现电能的调节和控制。
PWM整流技术在电力电子领域有着广泛的应用，特别是在直流电源、变频器、逆变器等电力电子设备中。
PWM整流原理是将交流电信号转换为直流电信号的一种方法。
其基本原理是利用开关管（如晶闸管或功率MOS管）控制电流的导通和截止，通过改变开关管的导通时间比例，来控制输出电压和电流的大小。
PWM整流技术的优点之一是能够实现高效的能量转换。
由于开关管在导通状态下具有较低的电压降，因此能够减少能量的损耗。
而且，通过改变开关管的导通时间比例，可以实现对输出电压和电流的精确控制，提高系统的稳定性和精度。
PWM整流技术的另一个优点是能够实现电能的变换和传递。
在PWM整流系统中，输入的交流电经过整流和滤波处理后，被转换为稳定的直流电。
这种直流电可以进一步用于驱动各种电力电子设备，实现电能的变换和传递。
在PWM整流系统中，脉宽调制信号的频率和占空比是两个重要的参数。
频率决定了开关管的开关速度，而占空比则决定了开关管导通和截止的时间比例。
通过合理选择这两个参数，可以实现输出电压和电流的精确控制。
在实际应用中，PWM整流技术通常需要配合控制器或微处理器来实现。
控制器通过对输入信号进行采样和处理，得到脉宽调制信号的频率和占空比，并控制开关管的导通和截止。
这样，就可以实现对输出电压和电流的精确控制。
需要注意的是，PWM整流技术在实际应用中还存在一些问题和挑战。
例如，开关管的导通和截止会产生较大的电压和电流冲击，需要合理设计电路和采取保护措施。
此外，PWM整流系统的稳定性和可靠性也需要进行充分的测试和验证。
PWM整流技术是一种实现电能调节和控制的重要方法。
通过改变开关管的导通和截止时间比例，可以实现对输出电压和电流的精确控制。
同时，PWM整流技术还具有高效能量转换和电能变换传递的优点。
然而，在实际应用中需要充分考虑电路设计和保护措施，以确保系统的稳定性和可靠性。
电力电子技术第7章 脉宽调(PWM)技术
17-82
7.2.1 计算法和调制法
一般在输出电压半周期内，器件通、断各2k次， 考虑到PWM波四分之一周期对称，k个开关时 刻可控，除用一个自由度控制基波幅值外，可 消去k－1个频率的特定谐波。 k的取值越大，开关时刻的计算越复杂。 除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法，在
7.3节介绍。
18
• 第5、6章已涉及到PWM控制：第5章直流斩波 电路采用的就 PWM 技术；第 6 章的 6.1 斩控式 调压电路和6.4矩阵式变频电路都涉及到了。
2
2-82
第七章 PWM控制技术• 引言
• PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得实
现PWM控制变得十分容易。
• PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大 提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的
在ur的半个周期内，三角波 载波不再是单极性，而是有 正有负，所得PWM波也有正 有负，其幅值只有±Ud两种 电平。 ur正负半周，对各开关器件 的控制规律相同。
N fc 9 fr
Vcm Vrm
vc
2p
0
wt
vr
v ab
VD
p
2
0
3p 2
2p
p
2
wt
VD
d1
d2
图7-6 双极性PWM控制方式波形23
24-82
7.2.1 计算法和调制法
u O uo uof uc ur
u ur uc
wt
O
wt
uo Ud O -Ud
uo Ud
u of
uo
wt
O
-Ud
wt
图7-5 单极性PWM控制方式波形
pwm工作原理
pwm工作原理PWM工作原理。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种常用的调制技术，它通过改变脉冲信号的宽度来实现对电路的控制。
在很多电子设备中，PWM被广泛应用于电机驱动、LED调光、电子变压器等领域。
本文将详细介绍PWM的工作原理及其在电路控制中的应用。
首先，我们来了解一下PWM的基本原理。
PWM信号由一个固定频率的周期性脉冲信号和一个可变占空比的脉冲宽度组成。
在一个周期内，脉冲信号的宽度不断变化，通过控制脉冲信号的高电平时间和低电平时间的比例，可以实现对电路的精确控制。
PWM信号的工作原理可以用一个简单的例子来解释，假设我们需要控制一个LED的亮度，我们可以通过改变PWM信号的占空比来实现。
当PWM信号的占空比较大时，LED会以较高的亮度发光；当PWM信号的占空比较小时，LED的亮度会减小。
这种通过改变脉冲信号宽度来控制电路的方法，就是PWM的基本工作原理。
在实际应用中，PWM信号的频率和占空比都是非常重要的参数。
频率决定了脉冲信号的周期，而占空比则决定了脉冲信号高电平时间与低电平时间的比例。
通过调节这两个参数，可以实现对电路的精确控制，从而满足不同的应用需求。
除了LED调光外，PWM还被广泛应用于电机控制中。
通过改变电机驱动器输入的PWM信号的占空比，可以实现对电机转速的精确控制。
这种控制方式不仅效率高，而且可以减小电机的能耗，提高系统的稳定性和响应速度。
此外，PWM还可以用于电子变压器的控制。
通过改变PWM信号的占空比，可以实现对电子变压器输出电压的精确调节。
这种控制方式在工业控制系统中得到了广泛应用，可以实现对电力系统的高效稳定控制。
总结一下，PWM是一种通过改变脉冲信号宽度来实现对电路的精确控制的调制技术。
它的工作原理简单而有效，被广泛应用于LED调光、电机控制、电子变压器等领域。
通过调节PWM信号的频率和占空比，可以实现对电路的精确控制，满足不同应用的需求。
pwm技术
1、什么是pwm技术？答：脉宽调制技术是指利用全控型电力电子器件的导通和关断把电压变成一定形状的电压脉冲，实现变压、变频控制并且消除谐波的技术。
2、pwm的意义及给电机带来的好处？答：①、及时、准确地实现变压变频控制要求；②、抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量。
给电机带的好处：①、降低或消除转矩脉动；②、提高电机的效率；③、扩大调速范围。
3、三个主要的pwm技术？答：电压正弦PWM法；电流正弦PWM法；电压空间矢量pwm法。
4、电压正弦PWM法？答：电压SPWM技术就是希望逆变器输出电压是正弦波形，其含义是通过脉冲宽度（脉冲占空比）来调节平均电压的方法。
5、电压正弦波脉宽调制的基本思想。
答：把电压正弦半波分为N等分，然后把每一份的正弦曲线与横线所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替。
6、载波比、调制度？答：载波频率fc与参考波频率fm之比调制度m定义为调制信号（参考电压）峰值与三角载波信号峰值之比，m与输出电压成正比。
7、什么是电流滞环SPWM及特点？答：电流滞环SPWM，即把正弦电流参考波形和电流的实际波形通过滞环比较器进行比较。
其结果决定逆变器桥臂上下开关器件的导通和关断。
优点是控制简单、响应快、瞬时电流可以被限制，功率开关器件得到自动保护。
其缺点是相对的电流谐波较大。
8、磁链轨迹法SPWM技术答：磁链轨迹法SPWM技术是从电机的角度出发，目的在于使交流电机产生圆形磁场。
9、逆变器的输出与开关状态有几种？逆变器空间矢量特点答：逆变器的输出：逆变器的输出电压模式；逆变器的八种开关模式对应八个电压空间矢量。
两个0矢量分别为（000、111）；6个非0矢量，每个矢量模值相差相角每个相差60°。
10、插入0矢量的作用及原则。
答：磁链空间矢量的运动速度的改变可由在各边中添加零矢量来实现。
原则是选择使器件开关次数最少的零矢量。
11、变频器的组成。
答：变频器由交流电动机、电力电子功率变换器、控制器及电量检测器组成。
电子基础知识-PWM
01 什么是PWM脉冲宽度调制(PWM)，PWM全称Pulse Width Modulation，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
PWM的频率：是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，也就是说一秒钟PWM有多少个周期。
单位：Hz表示方式：50Hz、100HzPWM的周期：T=1/f（周期=1/频率）50Hz=20ms 一个周期，如果频率为50Hz，也就是说一个周期是20ms，那么一秒钟就有50次PWM周期。
占空比：是一个脉冲周期内，高电平的时间与整个周期时间的比例。
单位：%(0%-100%)表示方式：20%周期：一个脉冲信号的时间，1s内测周期次数等于频率。
脉宽时间：高电平时间。
上图中脉宽时间占总周期时间的比例，就是占空比。
比方说周期的时间是10ms，脉宽时间是8ms，那么低电平时间就是2ms，总的占空比 8/（8+2）=80%，这就是占空比为80%的脉冲信号。
而我们知道PWM就是脉冲宽度调制通过调节占空比，就可以调节脉冲宽度(脉宽时间)，而频率，就是单位时间内脉冲信号的次数。
以20Hz，占空比为80%举例，就是1秒钟之内输出了20次脉冲信号，每次的高电平时间为40ms。
我们换更详细点的图：上图中，周期为T，T1为高电平时间，T2为低电平时间，假设周期T为1s，那么频率就是1Hz，那么高电平时间0.5s，低电平时间0.5s，总的占空比就是0.5 /1 =50%。
02 PWM原理以单片机为例，我们知道，单片机的IO口输出的是数字信号，IO口只能输出高电平和低电平，假设高电平为5V，低电平则为0V，那么我们要输出不同的模拟电压，就要用到PWM，通过改变IO口输出的方波的占空比从而获得使用数字信号模拟成的模拟电压信号。
我们知道，电压是以一种连接1或断开0的重复脉冲序列被夹到模拟负载上去的（例如LED灯，直流电机等），连接即是直流供电输出，断开即是直流供电断开。
电力电子技术第七章PWM控制技术
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
pwm电路工作原理
pwm电路工作原理
PWM（脉冲宽度调制）是一种常用的电路技术，用于调节电
子设备中的电压或电流。
其工作原理如下：
1. 线性电源的转换：PWM电路通常作为线性电源转换器的一
部分。
它通过将直流电源的电压快速开关，来控制输出电压的大小。
具体地说，通过调节开关状态的占空比（开关处于开或关状态的时间比例），可以控制输出电压的平均值。
2. 周期性脉冲信号：PWM电路输出周期性的脉冲信号。
脉冲
的高电平持续时间（宽度）即为开关处于开状态的时间，低电平持续时间即为开关处于关状态的时间。
3. 调节占空比：通过改变脉冲信号的高电平时间与整个周期的比例，即改变脉冲的宽度，PWM电路可以实现对输出电压的
调节。
当占空比较小时，输出电压较低，而当占空比较大时，输出电压较高。
4. 平均功率控制：PWM电路的输出电压是通过快速开关来达
到的，占空比越大，开关开启的时间越长，平均输出电压也越高。
在工作的整个周期内，由于开关速度非常快，输出电压基本保持稳定。
总结起来，PWM电路通过周期性脉冲信号来控制开关的状态，从而改变输出电压的平均值。
调节脉冲的宽度（占空比）可以实现对输出电压的精确控制。
这种电路广泛应用于电力电子器件、调速装置、电机控制等领域。
电力电子技术_ PWM控制技术_三相PWM控制电路_
三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120° 下面以U相为例进行分析：
控制规律
u
O
u UN'
第七章 脉宽调制（PWM）型逆变电路
1
一、概述
2
二、 PWM 控制的基本 原理
3
三、脉宽调 制型逆变电 路及其控制 方法
一、概述
❖PWM（Pulse Width Modulation）控制：
▪ 就是对脉冲宽度进行调制的技术。 ▪ 即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效
地获得所需要的波形（含形状和幅值）。 ❖ PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发
• PWM波形可等效的各种波形
–直流斩波电路 –SPWM波
直流波形 正弦波形
–等效成其他所需波形，如:
20V
基于“面积等效原理”
0V -20V
0s
5ms
10ms
15ms
20ms
25ms
30ms
⚫ 所需波形
⚫ 等效的PWM波
三、脉宽调制型逆变电路及其控制方法
❖（一）产生PWM波形的方法 ❖计算法:
▪ 根据PWM的基本原理，如果给出了逆变电路的正 弦波输出频率、幅值和半个周期内的周波数， PWM波形中各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算 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。
展使得实现PWM控制变得十分容易。 ❖ PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的
性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史 上占有十分重要的地位。
二、 PWM控制的基本原理 （一）面积等效原理 理论基础
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。
电力电子技术中的PWM调制技术有哪些应用
电力电子技术中的PWM调制技术有哪些应用在电力电子技术中，PWM调制技术是一种广泛应用的调制技术。
PWM，即脉宽调制技术，是通过改变波形的脉冲宽度来实现信号的调制。
PWM调制技术可以在电力电子领域的多个应用中发挥重要作用。
本文将介绍一些主要的PWM调制技术在电力电子中的应用。
一、单极性PWM调制技术单极性PWM调制技术是一种常用的PWM调制技术之一。
它通过改变脉冲信号的脉宽来调制信号。
单极性PWM调制技术主要应用于直流电压调制器中。
直流电压调制器是一种常见的电力电子装置，广泛用于交流电源的整流、电机驱动、电力传输等领域。
通过采用单极性PWM调制技术，可以有效控制直流电压调制器的输出波形，提高电力系统的效率和稳定性。
二、双极性PWM调制技术双极性PWM调制技术是另一种常见的PWM调制技术。
它与单极性PWM调制技术相比，具有更高的控制精度和更低的谐波含量。
双极性PWM调制技术主要应用于逆变器中。
逆变器是将直流电源转换为交流电源的装置，广泛应用于太阳能发电、风能发电、电动车等领域。
通过采用双极性PWM调制技术，可以实现逆变器的精确控制，提高逆变器的输出质量和效率。
三、多级PWM调制技术多级PWM调制技术是一种应用广泛的PWM调制技术。
它主要用于多级变换器中，包括多级逆变器和多级变频器。
多级变换器是一种高性能的电力电子装置，适用于大容量电力系统和高效能电力传输。
通过采用多级PWM调制技术，可以实现多级变换器的高精度控制和低谐波输出，提高电力系统的负载能力和传输效率。
四、空间矢量PWM调制技术空间矢量PWM调制技术是一种先进的PWM调制技术。
它通过改变空间矢量的大小和方向来调制信号。
空间矢量PWM调制技术主要应用于矩阵变换器和多电平逆变器中。
矩阵变换器是将电能从一种形式转换为另一种形式的一种装置，广泛应用于高压直流输电、风力发电等领域。
多电平逆变器是一种高效能逆变器，适用于大容量交流电源的电机驱动和电力传输。
PWM技术分析与介绍
PWM技术分析与介绍PWM技术，即脉宽调制技术（Pulse Width Modulation），是一种在数字电路中常用的调制技术。
通过控制电平信号的脉冲宽度，可以实现模拟信号的数字化调制，达到控制信号的目的。
PWM技术广泛应用于电力电子、通信系统、汽车电子、航空航天等领域，在现代电子技术中占据着重要地位。
1.PWM技术原理在PWM技术中，通常有两种控制方式：基于定时器的PWM控制和基于比较器的PWM控制。
基于定时器的PWM控制是通过设置定时器的计数值和比较值来生成PWM信号的脉冲宽度，而基于比较器的PWM控制是通过将输入信号与基准信号进行比较来调节脉冲宽度。
2.PWM技术优点1)高效率：PWM技术可以以高效率地将数字信号转换成模拟信号，提高电路的效率和性能。
2)稳定性好：PWM信号的输出电平稳定，不受环境影响，能够稳定输出所需的信号。
3)精度高：PWM技术能够实现微小的信号调节，精度高，能够满足各种精密要求。
4)简单实现：PWM技术在数字电路中实施简单，硬件成本低，易于实现自动化控制。
3.PWM技术应用1)电力电子：PWM技术在交流调直流变换、逆变器控制、电机控制等方面得到广泛应用，提高了电力电子设备的效率和性能。
2)通信系统：PWM技术在通信系统中用于数字信号的调制和解调，增强了信号传输的稳定性和可靠性。
3)汽车电子：PWM技术被广泛应用于汽车电子控制系统中，如发动机控制单元、变速器控制单元等，提高了汽车性能和燃油经济性。
4)航空航天：PWM技术在飞机、卫星等航空航天领域中用于电子设备的控制和数据传输，提高了飞行器的性能和可靠性。
总的来说，PWM技术是一种高效、稳定、精密的调制技术，在现代电子技术中有着重要的应用价值。
随着数字化技术的不断发展，PWM技术将在更多的领域展现出其强大的能力，为现代化生活提供更加便利和高效的解决方案。
电力电子技术中的PWM调制技术是什么
电力电子技术中的PWM调制技术是什么在电力电子技术领域中，脉宽调制（PWM）技术是一种常用的调节电压或电流的方法。
PWM技术通过改变电压或电流的占空比（即高电平与总周期的比值）来实现对输出的调整。
本文将介绍PWM调制技术的基本原理及其应用。
一、PWM调制技术的基本原理PWM调制技术的基本原理是通过调节信号的脉冲宽度来控制输出电压或电流的大小。
PWM信号通常由一个固定频率的基准信号和一个可变宽度的调制信号叠加而成。
根据调制信号的宽度，可以将基准信号分为高电平和低电平两部分，从而实现对输出信号的控制。
PWM调制技术的原理可以通过以下公式来表示：V_avg = (D/T) * V_ref其中，V_avg表示输出电压（或电流）的平均值，D表示调制信号的脉冲宽度，T表示基准信号的周期，V_ref表示基准电压（或电流）。
通过调整调制信号的占空比D/T，可以实现对输出信号的精确控制。
当D/T=0时，输出信号的平均值为0；当D/T=1时，输出信号的平均值等于基准信号的幅值。
通过改变D/T的值，可以在这两个极限之间调节输出信号的大小。
二、PWM调制技术的应用1. 电力转换器在电力转换器中广泛应用PWM调制技术。
通过PWM技术，可以精确控制电力转换器的输出波形，以满足不同的需求。
例如，在直流-交流变换器（DC-AC）中，PWM技术可以用来实现对输出交流电压的频率和幅值的调节。
在交流-直流变换器（AC-DC）中，PWM技术可以用于实现对输出直流电压的稳定控制。
2. 变频驱动器PWM调制技术也被广泛应用于变频驱动器中。
变频驱动器通过调节电机的频率和电压，实现对电机转速的控制。
PWM技术可以精确地控制电机供电的电压和频率，从而实现对电机转速的调节。
这种调制方法可以提高电机的效率和响应速度。
3. LED调光在LED照明领域，PWM调制技术被用于实现LED的调光。
通过改变PWM信号的占空比，可以控制LED的亮度。
由于LED的亮度与电流的关系是非线性的，PWM调制技术可以提供更精确的亮度控制，而且可以降低功耗。
电力电子技术中的PWM调制方法及其优缺点
电力电子技术中的PWM调制方法及其优缺点电力电子技术在现代电力系统中扮演着重要的角色，PWM调制方法作为其中的重要技术手段之一，广泛应用于各类电力电子设备中。
本文将介绍PWM调制方法的基本原理，不同类型的PWM调制技术，并探讨其优缺点。
一、PWM调制方法的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）调制方法是一种通过改变脉冲信号的宽度来控制输出电压的技术。
其基本原理是将模拟信号转换为数字信号，然后通过改变数字信号的脉冲宽度来控制输出信号的幅值。
二、常见的PWM调制技术1. 脉冲位置调制（PPM）脉冲位置调制是通过改变脉冲信号的位置来控制输出电压的技术。
它的特点是脉冲宽度不变，只改变脉冲的位置。
优点是调制电路简单，缺点是对于非线性负载的适应性较差。
2. 脉冲幅度调制（PAM）脉冲幅度调制是通过改变脉冲信号的幅度来控制输出电压的技术。
它的特点是脉冲位置固定，只改变脉冲的幅度。
优点是控制精度高，缺点是谐波较多。
3. 脉冲宽度调制（PWM）脉冲宽度调制是通过改变脉冲信号的宽度来控制输出电压的技术。
它的特点是脉冲幅度固定，只改变脉冲的宽度。
与前两种调制技术相比，PWM调制具有调制电路简单、波形失真小、谐波含量低等优点。
三、PWM调制方法的优点1. 高效性：PWM调制方法可以实现高效能的能量转换，通过控制功率开关器件的通断，可以大大提高能量转换效率。
2. 控制精度高：PWM调制方法可以精确地控制输出电压或电流的大小，使电力电子设备在工作过程中具有良好的稳定性和可靠性。
3. 可调性强：PWM调制方法可以根据需要灵活调节输出信号的幅度和频率，满足不同场合下的需求。
四、PWM调制方法的缺点1. 电磁干扰：由于PWM调制方法通过纯数字控制开关器件的通断，会产生高频的脉冲信号，可能引起电磁干扰问题。
2. 谐波问题：PWM调制方法产生的输出信号中含有较多的谐波成分，可能对其他设备产生干扰。
3. 开关损耗：当PWM调制方法需要高频切换时，开关器件的通断损耗会增加，会造成能量的浪费。
电力电子变换器pwm技术原理与实践
电力电子变换器pwm技术原理与实践PWM技术（脉冲宽度调制技术）是电力电子变换器中重要的调制控制技术之一，是将等压源储存能量后释放出来的一种技术。
PWM技术可将低频电压或电流变换成高频的和形式的脉冲信号，从而实现直流到交流的变换。
一、PWM技术原理1. 原理：PWM技术的原理是利用函数的变化，基本原理是将一定脉冲宽度、频率的脉冲序列与被调制的电压或电流信号相乘，然后再经过电源和负载滤波，实现按比例传递源端相应值的变换能量。
2. 调节方式：PWM技术的调节方式一般有两种，即脉冲宽度调节方式和脉冲形式调节方式。
脉冲宽度调节方式通过改变每个正弦波的宽度来调整相应的参数，而脉冲形式调节方式则是在相同的频率下改变每个正弦波的形状。
3. 工作原理：PWM技术的converter的工作原理是：将低频电压或电流通过信号脉冲（PWM）调节放大器转换成高频的和形式的脉冲，进行标准化电网恰当值的变换，通过滤波器不断再反馈调整脉冲大小，均衡负载，实现恰当的电压、功率及谐波信号等准确参数以传输恰当能量。
二、PWM技术在电力电子变换器中的实践1. PWM控制电磁转向器：电磁转向器是将直流电源由低压高电流变换为高压低电流的装置，它的工作原理是利用晶闸管开关的动作，根据PWM技术的调节，使电磁转化器的换向过程中实现电压降低和电流变化。
2. PWM控制变压器：变压器是将低压电力变换到高压电力的装置，其基本原理是将电压和电流依次变换成高频的和形式的脉冲，根据PWM技术的不同调整模式，实现直流到交流的变换，实现变压器工作的目的。
3. PWM控制整流器：整流器是电力电子变换器中的最重要的组成部分，它的主要作用是将直流电源的电压变换为按比例的电流，通过PWM技术的控制，改变晶闸管的开启时间，从而调整电压和电流数值，实现整流器工作的目的。
4. PWM控制检测电路：由于电路调整变化会影响电力电子变换器中电压和电流的变化，所以需要在电力电子变换器中引入检测电路，及时侦测电路调整参数变化，对其参数进行调校，实现恰当电压和电流值的检测。
电力电子PWM设计
电力电子PWM设计电力电子PWM（Pulse Width Modulation）设计是一种常用的调制技术，通过改变信号的脉冲宽度来控制电路输出的平均功率。
在电力电子系统中，PWM设计扮演着重要的角色，可以有效地控制电流、电压和功率等参数，提高系统的效率和稳定性。
固定频率变占空比PWM是指在一个周期内，脉宽保持不变，变化的是脉冲的重复频率。
这种PWM设计适用于需要固定输出功率，并且对输出电压和电流有一定要求的系统。
变频变占空比PWM是指在一个周期内，脉宽和频率都可以变化。
这种PWM设计适用于需要动态调节输出功率，并且对输出电压和电流有较高要求的系统。
在电力电子PWM设计中，需要考虑以下几个关键参数：频率、占空比、调制波形和滤波器设计。
首先，频率是指PWM信号的重复频率，一般选择在几十kHz到几MHz范围内。
频率的选择要考虑到电路的响应速度、损耗和EMI（电磁干扰）等因素。
其次，占空比是指高电平的脉冲时间与一个周期的比例。
占空比的选择决定了输出功率的大小，一般在0%到100%之间变化。
较小的占空比可以降低功率损耗，较大的占空比可以增大输出功率。
调制波形是指PWM信号的具体形状，常见的调制波形有方波、正弦波、三角波等。
不同的调制波形可以实现不同的功率调节特性，如正弦调制可以减小电路谐波失真。
最后，滤波器设计是确保PWM输出信号的平滑和干净的关键。
PWM信号的高频成分可能会引起电磁干扰，因此需要使用滤波器来去除高频噪音，同时保持基本的脉冲特性。
总结起来，电力电子PWM设计是一种重要的调制技术，通过改变信号的脉冲宽度来控制输出功率。
在设计PWM系统时，需要考虑频率、占空比、调制波形和滤波器等关键参数。
合理的PWM设计可以提高系统的效率和稳定性，同时降低电路的损耗和电磁干扰。
电力电子技术中的PWM控制器故障排除方法
电力电子技术中的PWM控制器故障排除方法在电力电子技术中，PWM（脉宽调制）控制器是一种常用的电路设备，用于调节电路中的直流电压。
然而，由于各种原因，PWM控制器可能会出现故障，导致设备不正常工作。
本文将介绍一些常见的PWM控制器故障排除方法，帮助读者快速识别和解决问题。
一、PWM控制器无法正常工作1.1 电源问题首先要检查PWM控制器的电源供应是否正常。
可以使用万用表测量电源电压，确保电压值在规定范围内。
1.2 输入信号问题PWM控制器的输入信号可能没有正确连接或者信号源出现故障。
检查输入信号连接是否良好，以及信号源是否正常。
1.3 输出问题若PWM控制器输出电压不稳定或者无法产生脉冲信号，可能是输出电容损坏或者输出负载过大。
尝试更换输出电容，或者降低负载电流。
二、PWM控制器温度过高一些PWM控制器在工作过程中可能会发热，但若温度过高可能会影响设备的性能和寿命。
这里介绍几种排除PWM控制器温度过高的方法：2.1 散热器问题检查PWM控制器散热器是否正常工作。
如果散热器表面有灰尘或者杂物，应及时清理。
并确保散热器与散热风扇之间的连接良好，风扇工作正常。
2.2 过载问题PWM控制器可能在过载情况下工作，导致温度升高。
确保PWM 控制器的输入和输出都在规定电流范围内，并检查负载电流是否超过PWM控制器的额定值。
三、PWM控制器信号失真PWM控制器信号失真可能会导致输出电压波形不正常，进而影响整个电力电子系统的正常运行。
下面是一些解决PWM控制器信号失真问题的方法：3.1 滤波问题检查PWM控制器输出端的滤波电容是否损坏，如有需要可以更换新的滤波电容。
此外，还应检查滤波电容的连接是否良好。
3.2 信号干扰PWM控制器的信号可能受到电磁干扰或者其他干扰源的影响，进而引起信号失真。
在布置电子设备时，应尽量避免与其他电磁源附近的布线接触。
四、PWM控制器保护功能失效PWM控制器通常拥有过流、过压、过温等保护功能，当电路中出现异常时会自动切断电源以避免损坏。
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图6-5
6.2.1
计算法和调制法
双极性PWM控制方式（单相桥逆变）
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 ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同
•当ur >uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号
6.2.1
计算法和调制法
u uc ur
单极性PWM控制方式（单相桥逆变）在ur和uc的交点时
刻控制IGBT的通断
O
wt
uo uof
uo Ud
图6-5 单极性PWM控制方式波形
wt
O -Ud
表示uo的基波分量
ur正半周，V1保持通，V2保持断
当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud u•r负半周，请同学们自己分析 • 当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0
u 负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一 负载电流为负的区间， 负半周，让 V 保持通， V和 V 和 保持断， V4仍导通， V3 和 i=0 为负，实际 V4交替通 o 2 1 1 o V 关断 V 开通后， i 从 V VD 续流， u u 总可得到 U 和零两种电平 负载电流为正的区间， V 和 V4VD 导通时， u 等于 U 4 3 o 3 1 3续流， o ou V 关断时，负载电流通过 o d 1V 4 1和 o=0 d 上 断， io 段区间为正，一段区间为负 从 uo VD 可得 和 U VD 和零两种电平 流过，仍有 u = U 1 d 4 o d
•如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通， uo=Ud
•当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号 •如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和VD3通，uo=-Ud
6.2.1
计算法和调制法
u uc ur
u ur uc
O
wt
uo
O
uo Ud
uo f uo
wt
uo f
U PWM控制方式（三相桥逆变） 双极性 N' N V
冲量指窄脉冲的面积
f (t) f (t )
指环节的输出响应波形基本相同
f (t) f (t )
d (t )
O a)方波窄脉冲
t O
t t O t O b) 三角波窄脉冲 c)正弦半波窄脉冲 d)单位冲击函数
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
6.1
• 实例
i (t) e ( t)
PWM控制的基本原理
• PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展
使得实现PWM控制变得十分容易。
• PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性
能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占 有十分重要的地位。 • PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用， 才确定了它在电力电子技术中的重要地位。现在使
用的各种逆变电路都采用了PWM技术，因此，本章
6.1
PWM控制的基本原理
• 对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM 波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：
Ud O -U d
wt
• 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。
Ud
O
-
wt
Ud
6.1
PWM控制的基本原理
不等幅PWM波 输入电源是交流或 不是恒定的直流
电路输入：e(t) 电路输出：i(t)
以上实例说明了“面积等效原理”
6.1
u
PWM控制的基本原理
u
• 如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
O
ωt
>
O
ωt
>
u
O
ωt
>
6.1
u
PWM控制的基本原理
SPWM波
ωt
u
• 如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
O
>
O
ωt
>
u
O
ωt
>
若要改变等效输出正弦 波幅值，按同一比例改 变各脉冲宽度即可。
4.1节的斩控式交流 调压电路 4.4节的矩阵式变频 电路
等幅PWM波 输入电源是恒定直流
第3章的直流斩波电路 6.2节的PWM逆变电路
6.4节的PWM整流电路
Ud u0 O
- Ud
u
t
E
wt
o
ωt
基于面积等效原理进行控制，本质是相同的
6.1
PWM控制的基本原理
• PWM电流波
–电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波
• PWM波形可等效的各种波形
–直流斩波电路 直流波形 正弦波形 –SPWM波 –等效成其他所需波形，如:
20V
基于“面积等效原理”
0V
-20V
0s
5ms
10ms
15ms
20ms
25ms
30ms
所需波形
等效的PWM波
6.2
PWM逆变电路及其控制方法
• 目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术 • 逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合 • 本节内容构成了本章的主体
uo Ud O -Ud
O -Ud
wt
wt
图6-5
图6-5 单极性PWM控制方式波形
图6-6
对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单 图6-6 双极性PWM控制方式波形 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
6.2.1
计算法和调制法
+ V1 C VD1 V3 VD 3 V5 VD 5
调制法
6.2.1
计算法和调制法
V1 Ud + V2 VD 1 R uo VD 2 V3 L V4 VD4 VD 3
结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明
图6-4 单相桥式PWM 逆变电路
信号波 载波ur uc Nhomakorabea调制 电路
工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补
图6-4 控制规律： 以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断
和第5章（逆变电路）相结合，才能使我们对逆变电路 有完整地认识。
引言 6.1 PWM控制的基本原理 6.2 PWM逆变电路及其控制方法 6.3 PWM跟踪控制技术 6.4 PWM整流电路及其控制方法 本章小结
6.1
PWM控制的基本原理
理论基础
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。
• PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，
目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路
6.2.1
计算法
计算法和调制法
•根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM 波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通 断，就可得到所需PWM波形 •本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化 时，结果都要变化