几种PWM控制方法
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。
pwm控制的基本方法
pwm控制的基本方法
PWM控制的基本方法主要有两种：硬件调制法和软件生成法。
硬件调制法通过将所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。
这种方法简单且有效，可以通过模拟电路实现三角波载波和正弦调制波发生电路，使用比较器确定它们的交点，在交点时刻对开关器件的通断进行控制，从而生成PWM波。
软件生成法则得益于微机技术的发展，通过软件实现调制。
主要有自然采样法和规则采样法两种算法。
自然采样法以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较，在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断。
规则采样法则按照特定的时间间隔在正弦波和三角波之间进行切换，从而生成PWM波。
以上内容仅供参考，建议咨询专业人士获取更多专业解答。
PWM整流电路及其控制方法
PWM整流电路及其控制方法引言PWM（脉宽调制）技术是一种常用的电磁能源转换技术，广泛应用于各种电力电子设备中。
在电力转换中，如何实现高效率、低功率损失的能源转换一直是研究的热点之一。
PWM整流电路是一种典型的能源转换电路，它通过控制开关器件的导通时间来实现电源直流化的同时降低功率损耗。
本文将介绍PWM整流电路的基本原理、关键元件以及控制方法。
PWM整流电路的基本原理PWM整流电路主要由开关器件、滤波电容、感性元件和控制电路组成。
其基本原理是将输入交流电通过开关器件进行脉宽调制，从而获得平均值等于输出直流电压的脉冲电流。
通过滤波电容以及感性元件对脉冲电流进行平滑处理，得到稳定的直流输出电压。
开关器件的选择在PWM整流电路中，开关器件是实现脉宽调制的关键部件。
常见的开关器件有MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）两种。
MOSFET具有开关速度快、损耗小的特点，适用于低功率应用；而IGBT则适用于高功率应用，具有较高的承受电压和电流能力。
滤波电容和感性元件滤波电容和感性元件是PWM整流电路中的关键元件，它们的作用是对脉冲电流进行平滑处理。
滤波电容可以存储电荷并平滑输出电流，而感性元件则可以平滑输出电压。
合理选择滤波电容和感性元件的值可以在保证输出电压稳定的同时减小纹波电流和纹波电压。
控制方法PWM整流电路的控制方法主要有两种：固定频率控制和变频控制。
固定频率控制是指在整个转换过程中，开关器件的频率保持不变。
这种控制方法简单可靠，但效率较低。
变频控制是根据输出电压的需求，自适应地改变开关器件的频率，以提高整流效率。
变频控制方法相对复杂，但具有较高的效率和稳定性。
控制电路设计PWM整流电路的控制电路设计是实现控制方法的关键。
控制电路主要包括PWM生成电路和反馈控制电路。
PWM生成电路负责生成脉宽信号，控制开关器件的导通时间；反馈控制电路用于检测输出电压，并根据检测结果调整PWM信号以实现稳定的输出电压控制。
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。
pwm逆变电路的控制方法
pwm逆变电路的控制方法
PWM（脉宽调制）逆变电路是将直流电转换为交流电的一种常用电路，其控制方法主要分为以下几种：
1. 三相全桥PWM逆变控制方法：该方法采用三相全桥电路进行控制，通过改变脉冲的宽度和频率来控制输出电压的大小和波形，从而实现对直流电的转换。
2. 三相半桥PWM逆变控制方法：该方法利用三相半桥电路进行控制，具有体积小、效率高等优点，但需要较高的开关功率器件，应用范围较窄。
3. 单相PWM逆变控制方法：该方法适用于小功率电源转换，其控制方法与三相全桥PWM逆变控制方法类似，但只需使用单相电路即可。
控制方法一般采用微处理器等芯片进行控制，通过控制芯片输出PWM信号的占空比和频率来控制输出电压。
在具体控制过程中，需要注意电路参数的选择和设置，以及保护措施的实施，确保电路稳定、安全地工作。
总之，PWM逆变电路的控制方法多种多样，具体选择何种方法取决于具体的应用场景和要求，需要根据实际情况进行选择和优化。
几种PWM控制方法
几种PWM控制方法PWM（脉宽调制）是一种广泛应用于电子设备中的控制方法，通过控制信号的脉冲宽度来改变电路或设备的输出功率。
以下是几种常见的PWM 控制方法：1.定频PWM控制定频PWM控制是一种简单而常见的PWM控制方法，通过将固定频率的脉冲信号与一个可变的占空比相乘来实现控制。
脉冲的高电平时间代表设备处于工作状态的时间比例，而低电平时间代表设备处于停止状态的时间比例。
定频PWM控制可通过调整脉冲的占空比来改变输出功率，但频率固定不变。
2.双边PWM控制双边PWM控制是一种可调节频率和占空比的PWM控制方法。
与定频PWM不同的是，双边PWM控制可以根据需求调整脉冲的频率和占空比。
通过改变脉冲的频率和占空比，可以获得较高的精度和更灵活的控制效果。
3.单脉冲宽度调制（SPWM）单脉冲宽度调制是一种通过调整脉冲宽度的PWM控制方法。
与常规PWM不同的是，SPWM控制中只有一个脉冲被发送，其宽度和位置可以根据需求进行调整。
SPWM控制常用于逆变器和交流驱动器等高精度要求的应用，可以实现比其他PWM控制方法更精确的波形控制。
4.多级PWM控制多级PWM控制是一种在多个层次上进行PWM调制的控制方法。
通过将一系列的PWM信号级联起来，每个PWM信号的频率和占空比不同，可以实现更高精度和更复杂的波形控制。
多级PWM控制常用于高性能电机驱动器、中央处理器(CPU)和功率放大器等需要高精度信号处理的应用。
5.空间矢量调制（SVPWM）空间矢量调制是一种通过调整电压矢量的方向和大小来实现PWM控制的方法。
SVPWM通过控制电压矢量之间的切换来生成输出波形，可以实现较高的电压和电流控制精度。
空间矢量调制常用于三相逆变器、电子制动器和无刷直流电机等高功率应用中，可以实现高质量的输出波形。
6.滑模PWM控制滑模PWM控制是一种通过添加滑模调节器来实现PWM控制的方法。
滑模调节器可以通过反馈控制来实现系统的快速响应和鲁棒性，从而实现更好的控制效果。
PWM型变频器的基本控制方式
PWM型变频器的基本控制方式通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。
异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。
PWM型变频器一般采用电压型逆变器。
根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。
(1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。
中间环节是滤波电容器。
图2-3 变幅PWM型变频器晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。
逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。
图3-4所示是另一种直流电压可调的PWM变频电路。
它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。
分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。
图2-4 利用斩波器的变频电路图以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。
另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。
(2)恒幅PWM型变频器恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。
逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。
此系统是目前使用较普遍的一种变频系统，其主电路简单，只要配上简单的控制电路即可。
它具有下列主要优点：1）简化了主电路和控制电路的结构。
开关电源PWM的五种反馈控制模式
一、引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
对于定频调宽的PWM闭环反馈控制系统，主要有五种PWM反馈控制模式。
下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。
二、开关电源PWM的五种反馈控制模式1. 电压模式控制PWM (VOLTAGE-MODE CONTROL PWM)：如图1所示为BUCK降压斩波器的电压模式控制PWM反馈系统原理图。
电压模式控制PWM是六十年代后期开关稳压电源刚刚开始发展起就采用的第一种控制方法。
该方法与一些必要的过电流保护电路相结合，至今仍然在工业界很好地被广泛应用。
电压模式控制只有一个电压反馈闭环，采用脉冲宽度调制法，即将电压误差放大器采样放大的慢变化的直流信号与恒定频率的三角波上斜波相比较，通过脉冲宽度调制原理，得到当时的脉冲宽度，见图1A中波形所示。
逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加。
主要缺点是暂态响应慢。
当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时，因为有较大的输出电容C及电感L相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才能传至PWM比较器将脉宽展宽。
这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因。
图1A电压误差运算放大器（E/A）的作用有三：①将输出电压与给定电压的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。
pwm调制方法
pwm调制方法PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种电信号调制技术，通常用于控制电子设备和驱动电机等应用。
PWM调制方法通过控制信号的脉冲宽度来控制输出电平的平均数值。
以下是几种常见的PWM调制方法：1.占空比调制（Duty Cycle Modulation）：占空比是指脉冲信号的高电平时间占一个周期的比例。
通过改变脉冲的高电平时间和周期时间（周期=高电平时间+低电平时间），可以控制输出信号的平均电平。
当高电平时间占比较大时，输出电平趋近于高电平；当高电平时间占比较小时，输出电平趋近于低电平。
2.脉冲数调制（Pulse Count Modulation）：脉冲数调制是一种在设定的时间内生成一定数量的脉冲的调制方法。
输出脉冲数的多少决定了输出信号的平均电平。
通常，输出脉冲数越多，平均电平越高；输出脉冲数越少，平均电平越低。
3.多级脉冲调制（Multilevel Pulse Modulation）：多级脉冲调制是一种通过调整多个不同幅度的脉冲来控制输出信号的平均电平的方法。
每个脉冲的幅度级别决定了对应的电平大小。
通过精确控制每个幅度级别的脉冲数量，可以实现较高分辨率的输出控制。
4.Delta脉宽调制（Delta Modulation）：Delta脉宽调制是一种基于脉冲的增量进行调制的方法。
通过比较输入信号与前一个采样的脉冲大小的差异来决定脉冲宽度的增加或减少。
这种方法通常用于模拟信号的数字编码和传输。
这些是一些常见的PWM调制方法，每种方法都有不同的应用场景和适用性。
选择合适的PWM调制方法取决于具体的应用需求和设计要求。
PWM控制技术实现方法综述
PWM控制技术实现方法综述PWM（Pulse Width Modulation）是一种控制技术，通过调节脉冲的宽度，实现对电路中的电压、电流或功率的精确控制。
在各种应用领域中，PWM技术被广泛应用于电机控制、电源管理、LED调光等方面。
本文将对PWM控制技术的实现方法进行综述。
1. 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）：这是PWM控制技术的基本方法。
通过改变脉冲的宽度来控制输出信号的平均值，进而控制被控对象的电压、电流或功率。
常见的PWM波形包括方波、三角波、锯齿波等，其中方波是最常用的一种波形。
2.单通道PWM：单通道PWM控制技术是最基本的PWM应用方法。
其原理是根据输入控制信号的大小，确定输出波形的高电平时间和低电平时间，通过改变脉冲的宽度来控制输出信号。
单通道PWM适用于需要简单控制的场合，如电机驱动、光源调光等。
3.多通道PWM：多通道PWM控制技术是单通道PWM的拓展，可以同时控制多个通道的PWM信号。
多通道PWM常用于需要同时控制多个电机或多个光源的场合。
多通道PWM可以使用多路开关电路，或者使用专用的PWM控制芯片来实现。
4. 脉冲强度调制（Pulse Amplitude Modulation）：脉冲强度调制是一种改变脉冲幅值的PWM方法。
通过改变脉冲的幅值，来改变输出信号的幅值。
脉冲强度调制可以用于实现功率放大器的控制，也可以用于音频信号的调制。
5. 脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation）：脉冲频率调制是一种改变脉冲频率的PWM方法。
通过改变脉冲的周期，来改变输出信号的频率。
脉冲频率调制可以用于实现频率变换器，也可以用于音频信号的调制。
6.硬件实现：PWM控制技术可以通过硬件电路实现。
常见的硬件实现方法包括使用计数器、比较器、锁相环等电路来产生PWM信号。
硬件实现的优点是响应速度快、精度高，适用于对控制性能要求较高的场合。
7.软件实现：PWM控制技术也可以通过软件来实现。
pwm控制led亮度的原理和方法
pwm控制led亮度的原理和方法以PWM控制LED亮度的原理和方法引言：在电子设备中，LED广泛应用于各种场景，如显示屏、照明等。
而控制LED的亮度是一项重要的任务。
本文将介绍使用PWM（脉宽调制）控制LED亮度的原理和方法。
一、PWM控制LED亮度的原理PWM是一种通过改变信号的占空比来控制电路输出的方法。
在LED控制中，通过改变LED的驱动电流来控制亮度。
而PWM控制LED亮度的原理就是通过改变PWM信号的占空比来改变驱动电流的平均值，从而控制LED的亮度。
PWM信号是一种周期性的方波信号，其周期T可以根据需要调节。
占空比D定义为PWM信号高电平的占比，即高电平时间TH与周期T的比值。
通过改变占空比D，可以改变PWM信号的高电平时间，进而改变驱动电流的平均值。
驱动电流的平均值与LED的亮度成正比。
当PWM信号的占空比D 较小时，驱动电流的平均值较小，LED的亮度较暗；当PWM信号的占空比D较大时，驱动电流的平均值较大，LED的亮度较亮。
二、PWM控制LED亮度的方法PWM控制LED亮度的方法主要有以下几种：1. 使用PWM芯片控制：在一些需要频繁调节LED亮度的场景中，可以使用专门的PWM芯片来控制。
这种方法需要外接PWM芯片，通过设置相关寄存器来控制PWM信号的占空比。
通过改变占空比，来改变驱动电流的平均值，从而控制LED的亮度。
2. 使用单片机控制：在一些需要程序化控制的场景中，可以使用单片机来控制PWM信号。
单片机具有较强的计算和控制能力，可以根据需要编写程序来控制PWM信号的占空比。
通过改变占空比，来改变驱动电流的平均值，从而控制LED的亮度。
3. 使用专用LED驱动芯片控制：在一些大规模LED灯光控制系统中，常常使用专用的LED驱动芯片来控制。
这些驱动芯片内部集成了PWM控制电路，可以直接通过设置相关寄存器来控制PWM信号的占空比。
通过改变占空比，来改变驱动电流的平均值，从而控制LED的亮度。
几种PWM控制方法
几种PWM控制方法.t xt几种PWM控制方法引言采样控制理论中有一个重要结论：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控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。
PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现。
直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用。
随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展。
到目前为止,已出现了多种PWM 控制技术,根据PWM控制技术的特点,到目前为止主要有以下8类方法。
1相电压控制PWM 1.1等脉宽PW M法[1]VV VF(Va riabl e Vol tageVaria ble F reque ncy)装置在早期是采用PAM（Puls eAmp litud e Mod ulati on）控制技术来实现的,其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压。
等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的,是PWM法中最为简单的一种。
它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为P WM波,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。
介绍几种PWM控制方法
介绍几种PWM控制方法控制方法采样控制理论中有一个重要结论: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控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率.PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现.直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术,微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种PWM控制技术,根据PWM控制技术的特点,到目前为止主要有以下8类方法.1 相电压控制PWM1.1 等脉宽PWM法[1]VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技术来实现的,其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压.等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的,是PWM法中最为简单的一种.它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化.相对于PAM法,该方法的优点是简化了电路结构,提高了输入端的功率因数,但同时也存在输出电压中除基波外,还包含较大的谐波分量.1.2 随机PWM在上世纪70年代开始至上世纪80年代初,由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管,载波频率一般不超过5kHz,电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注.为求得改善,随机PWM方法应运而生.其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声(在线性频率坐标系中,各频率能量分布是均匀的),尽管噪音的总分贝数未变,但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱.正因为如此,即使在IGBT已被广泛应用的今天,对于载波频率必须限制在较低频率的场合,随机PWM仍然有其特殊的价值;另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率,随机PWM技术正是提供了一个分析,解决这种问题的全新思路.1.3 SPWM法SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论: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.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.该方法的实现有以下几种方案.1.3.1 等面积法该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点.1.3.2 硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PWM波形.通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到的就是SPWM波形.其实现方法简单,可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波.但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制.1.3.3 软件生成法由于微机技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易,因此,软件生成法也就应运而生.软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法,其有两种基本算法,即自然采样法和规则采样法.1.3.3.1 自然采样法[2]以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较,在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断,这就是自然采样法.其优点是所得SPWM波形最接近正弦波,但由于三角波与正弦波交点有任意性,脉冲中心在一个周期内不等距,从而脉宽表达式是一个超越方程,计算繁琐,难以实时控制.1.3.3.2 规则采样法[3]规则采样法是一种应用较广的工程实用方法,一般采用三角波作为载波.其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波,再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断,从而实现SPWM法.当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的,这种方法称为对称规则采样.当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称,这种方法称为非对称规则采样.规则采样法是对自然采样法的改进,其主要优点就是是计算简单,便于在线实时运算,其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦.其缺点是直流电压利用率较低,线性控制范围较小.以上两种方法均只适用于同步调制方式中.1.3.4 低次谐波消去法[2]低次谐波消去法是以消去PWM波形中某些主要的低次谐波为目的的方法.其原理是对输出电压波形按傅氏级数展开,表示为u(ωt)=ansinnωt,首先确定基波分量a1的值,再令两个不同的an=0,就可以建立三个方程,联立求解得a1,a2及a3,这样就可以消去两个频率的谐波.该方法虽然可以很好地消除所指定的低次谐波,但是,剩余未消去的较低次谐波的幅值可能会相当大,而且同样存在计算复杂的缺点.该方法同样只适用于同步调制方式中.1.4 梯形波与三角波比较法[2]前面所介绍的各种方法主要是以输出波形尽量接近正弦波为目的,从而忽视了直流电压的利用率,如SPWM法,其直流电压利用率仅为86.6%.因此,为了提高直流电压利用率,提出了一种新的方法--梯形波与三角波比较法.该方法是采用梯形波作为调制信号,三角波为载波,且使两波幅值相等,以两波的交点时刻控制开关器件的通断实现PWM控制.由于当梯形波幅值和三角波幅值相等时,其所含的基波分量幅值已超过了三角波幅值,从而可以有效地提高直流电压利用率.但由于梯形波本身含有低次谐波,所以输出波形中含有5次,7次等低次谐波.2 线电压控制PWM前面所介绍的各种PWM控制方法用于三相逆变电路时,都是对三相输出相电压分别进行控制的,使其输出接近正弦波,但是,对于像三相异步电动机这样的三相无中线对称负载,逆变器输出不必追求相电压接近正弦,而可着眼于使线电压趋于正弦.因此,提出了线电压控制PWM,主要有以下两种方法.2.1 马鞍形波与三角波比较法马鞍形波与三角波比较法也就是谐波注入PWM方式(HIPWM),其原理是在正弦波中加入一定比例的三次谐波,调制信号便呈现出马鞍形,而且幅值明显降低,于是在调制信号的幅值不超过载波幅值的情况下,可以使基波幅值超过三角波幅值,提高了直流电压利用率.在三相无中线系统中,由于三次谐波电流无通路,所以三个线电压和线电流中均不含三次谐波[4].除了可以注入三次谐波以外,还可以注入其他3倍频于正弦波信号的其他波形,这些信号都不会影响线电压.这是因为,经过PWM调制后逆变电路输出的相电压也必然包含相应的3倍频于正弦波信号的谐波,但在合成线电压时,各相电压中的这些谐波将互相抵消,从而使线电压仍为正弦波.2.2 单元脉宽调制法[5]因为,三相对称线电压有Uuv+Uvw+Uwu=0的关系,所以,某一线电压任何时刻都等于另外两个线电压负值之和.现在把一个周期等分为6个区间,每区间60°,对于某一线电压例如Uuv,半个周期两边60°区间用Uuv本身表示,中间60°区间用-(Uvw+Uwu)表示,当将Uvw和Uwu作同样处理时,就可以得到三相线电压波形只有半周内两边60°区间的两种波形形状,并且有正有负.把这样的电压波形作为脉宽调制的参考信号,载波仍用三角波,并把各区间的曲线用直线近似(实践表明,这样做引起的误差不大,完全可行),就可以得到线电压的脉冲波形,该波形是完全对称,且规律性很强,负半周是正半周相应脉冲列的反相,因此,只要半个周期两边60°区间的脉冲列一经确定,线电压的调制脉冲波形就唯一地确定了.这个脉冲并不是开关器件的驱动脉冲信号,但由于已知三相线电压的脉冲工作模式,就可以确定开关器件的驱动脉冲信号了.该方法不仅能抑制较多的低次谐波,还可减小开关损耗和加宽线性控制区,同时还能带来用微机控制的方便,但该方法只适用于异步电动机,应用范围较小.3 电流控制PWM电流控制PWM的基本思想是把希望输出的电流波形作为指令信号,把实际的电流波形作为反馈信号,通过两者瞬时值的比较来决定各开关器件的通断,使实际输出随指令信号的改变而改变.其实现方案主要有以下3种.3.1 滞环比较法[4]这是一种带反馈的PWM控制方式,即每相电流反馈回来与电流给定值经滞环比较器,得出相应桥臂开关器件的开关状态,使得实际电流跟踪给定电流的变化.该方法的优点是电路简单,动态性能好,输出电压不含特定频率的谐波分量.其缺点是开关频率不固定造成较为严重的噪音,和其他方法相比,在同一开关频率下输出电流中所含的谐波较多.3.2 三角波比较法[2]该方法与SPWM法中的三角波比较方式不同,这里是把指令电流与实际输出电流进行比较,求出偏差电流,通过放大器放大后再和三角波进行比较,产生PWM波.此时开关频率一定,因而克服了滞环比较法频率不固定的缺点.但是,这种方式电流响应不如滞环比较法快.3.3 预测电流控制法[6]预测电流控制是在每个调节周期开始时,根据实际电流误差,负载参数及其它负载变量,来预测电流误差矢量趋势,因此,下一个调节周期由PWM产生的电压矢量必将减小所预测的误差.该方法的优点是,若给调节器除误差外更多的信息,则可获得比较快速,准确的响应.目前,这类调节器的局限性是响应速度及过程模型系数参数的准确性.4 空间电压矢量控制PWM [7]空间电压矢量控制PWM(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法.它以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通,由它们的比较结果决定逆变器的开关,形成PWM波形.此法从电动机的角度出发,把逆变器和电机看作一个整体,以内切多边形逼近圆的方式进行控制,使电机获得幅值恒定的圆形磁场(正弦磁通).具体方法又分为磁通开环式和磁通闭环式.磁通开环法用两个非零矢量和一个零矢量合成一个等效的电压矢量,若采样时间足够小,可合成任意电压矢量.此法输出电压比正弦波调制时提高15%,谐波电流有效值之和接近最小.磁通闭环式引入磁通反馈,控制磁通的大小和变化的速度.在比较估算磁通和给定磁通后,根据误差决定产生下一个电压矢量,形成PWM波形.这种方法克服了磁通开环法的不足,解决了电机低速时,定子电阻影响大的问题,减小了电机的脉动和噪音.但由于未引入转矩的调节,系统性能没有得到根本性的改善.5 矢量控制PWM[8]矢量控制也称磁场定向控制,其原理是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia,Ib及Ic,通过三相/二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1及Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1及It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿对直流电动机的控制方法,实现对交流电动机的控制.其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制.通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制.但是,由于转子磁链难以准确观测,以及矢量变换的复杂性,使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果,这是矢量控制技术在实践上的不足.此外.它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制,在这种矢量控制系统中需要配置转子位置或速度传感器,这显然给许多应用场合带来不便.6 直接转矩控制PWM[8]1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论(Direct Torque Control简称DTC).直接转矩控制与矢量控制不同,它不是通过控制电流,磁链等量来间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量来控制,它也不需要解耦电机模型,而是在静止的坐标系中计算电机磁通和转矩的实际值,然后,经磁链和转矩的Band-Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,能方便地实现无速度传感器化,有很快的转矩响应速度和很高的速度及转矩控制精度,并以新颖的控制思想,简洁明了的系统结构,优良的动静态性能得到了迅速发展.但直接转矩控制也存在缺点,如逆变器开关频率的提高有限制.7 非线性控制PWM单周控制法[7]又称积分复位控制(Integration Reset Control,简称IRC),是一种新型非线性控制技术,其基本思想是控制开关占空比,在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例.该技术同时具有调制和控制的双重性,通过复位开关,积分器,触发电路,比较器达到跟踪指令信号的目的.单周控制器由控制器,比较器,积分器及时钟组成,其中控制器可以是RS触发器,其控制原理如图1所示.图中K可以是任何物理开关,也可是其它可转化为开关变量形式的抽象信号.单周控制在控制电路中不需要误差综合,它能在一个周期内自动消除稳态,瞬态误差,使前一周期的误差不会带到下一周期.虽然硬件电路较复杂,但其克服了传统的PWM控制方法的不足,适用于各种脉宽调制软开关逆变器,具有反应快,开关频率恒定,鲁棒性强等优点,此外,单周控制还能优化系统响应,减小畸变和抑制电源干扰,是一种很有前途的控制方法.8 谐振软开关PWM传统的PWM逆变电路中,电力电子开关器件硬开关的工作方式,大的开关电压电流应力以及高的du/dt和di/dt限制了开关器件工作频率的提高,而高频化是电力电子主要发展趋势之一,它能使变换器体积减小,重量减轻,成本下降,性能提高,特别当开关频率在18kHz以上时,噪声将已超过人类听觉范围,使无噪声传动系统成为可能.谐振软开关PWM的基本思想是在常规PWM变换器拓扑的基础上,附加一个谐振网络,谐振网络一般由谐振电感,谐振电容和功率开关组成.开关转换时,谐振网络工作使电力电子器件在开关点上实现软开关过程,谐振过程极短,基本不影响PWM技术的实现.从而既保持了PWM技术的特点,又实现了软开关技术.但由于谐振网络在电路中的存在必然会产生谐振损耗,并使电路受固有问题的影响,从而限制了该方法的应用.9 结语本文较详细地总结了各种PWM控制方法的原理,并简单说明了各种方法的优缺点.PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点.由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一.。
开关电源五种PWM反馈控制模式
开关电源五种PWM反馈控制模式
1 引言
PWM 开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参
数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值
进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电
压或电流等被控制信号稳定。
PWM 的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
现在主要有
五种PWM 反馈控制模式。
下面以VDMOS 开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM 反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电
路原理示意2 开关电源PWM 的五种反馈控制模式
一般来讲，正激型开关电源主电路可用
输入电压、电流等信号在作为取样控制信号时，大多也需经过处理。
由
于处理方式不同，下面介绍不同控制模式时再分别说明。
2.1 电压模式控制PWM (Voltage-mode Control PWM)
电压模式控制的优点：①PWM 三角波幅值较大，脉冲宽度调节时具有
较好的抗噪声裕量;②占空比调节不受限制;③对于多路输出电源，它们之间的
交互调节效应较好;④单一反馈电压闭环设计、调试比较容易;⑤对输出负载的变化有较好的响应调节。
缺点：①对输入电压的变化动态响应较慢;②补偿网络设计本来就较为复杂，闭环增益随输入电压而变化使其更为复杂;③输出LC 滤
波器给控制环增加了双极点，在补偿设计误差放大器时，需要将主极点低频衰。
无刷直流电机控制方法
无刷直流电机控制方法无刷直流电机是一种广泛应用于各种领域的电机，它具有体积小、效率高、噪音低等优点，因此在工业生产和日常生活中得到了广泛应用。
无刷直流电机的控制方法对于其性能和稳定性有着重要影响，下面我们将介绍几种常见的无刷直流电机控制方法。
1. 电压控制方法。
电压控制方法是最简单的一种控制方法，通过调节电机的输入电压来控制电机的转速。
在实际应用中，可以通过调节PWM信号的占空比来控制电机的电压，从而实现电机的转速控制。
这种方法简单直接，但是在负载变化较大的情况下，往往无法实现良好的控制效果。
2. 脉冲宽度调制（PWM）控制方法。
脉冲宽度调制（PWM）控制方法是目前应用最广泛的一种控制方法。
通过改变PWM信号的占空比，可以控制电机的转速和转矩。
这种方法可以实现精确的电机控制，并且在负载变化较大的情况下仍能保持稳定的控制效果，因此被广泛应用于各种领域。
3. 传感器反馈控制方法。
传感器反馈控制方法是一种高级的控制方法，通过在电机上安装传感器，可以实时监测电机的转速和位置，并将反馈信息送回控制系统进行调节。
这种方法可以实现更加精准的电机控制，提高了电机的响应速度和稳定性，但是由于传感器的成本和安装调试的复杂性，使得这种方法在一些特定领域应用较多。
4. 矢量控制方法。
矢量控制方法是一种高级的控制方法，它可以实现对电机的转速、转矩和位置的精确控制。
通过对电机的电流和磁场进行精确控制，可以实现电机的高性能控制。
这种方法在一些对电机性能要求较高的领域得到了广泛应用，如电动汽车、工业机器人等。
总结。
无刷直流电机的控制方法有很多种，每种方法都有其适用的场景和特点。
在实际应用中，需要根据具体的控制要求和场景特点选择合适的控制方法，以实现对电机的精确控制，提高电机的性能和稳定性。
希望本文介绍的无刷直流电机控制方法能够对您有所帮助。
3.3--PWM整流电路及其控制方法
3.3 PWM整流电路及其控制方法
❖ 3.3.1 PWM整流电路的工作原理 ❖ 3.3.2 PWM整流电路的控制方法
3.3.1 PWM整流电路的工作原理
PWM整流电路也可分为电压型和电流型两大类，目前
uab
o
Ud
uAB1
usபைடு நூலகம்
O
ωt
T2 D2 T4 D4 b)
Ls
Rs
is
uAB
- Ud
图 单相桥式PWM
图 AB两点的SPWM电压波形
整流电路的等值电路
3.3.1 PWM整流电路的工作原理
●
USAB
●
USAB
·Is
U·s
·UAB d
U·L U·R
a)整流运行
·Is U·s d
·UAB
U·L U·R
c)无功补偿运行
3.3 PWM整流电路及其控制方法
实用的整流电路几乎都是晶闸管整流或二极管整流。
晶闸管相控整流电路：输入电流滞后于电压，且其中谐 波分量大，因此功率因数很低。
二极管整流电路：虽位移因数接近1，但输入电流中谐 波分量很大，所以功率因数也很低。
把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就形成 了PWM整流电路。
3.3.1 PWM整流电路的工作原理
(2)对单相全桥PWM整流电路工作原理的Ls进TR1s一步说D明1 +
整流状态下:
us
is
C1
负 载
ud
u组s成>两0个时升，压（斩T2波、电D路4、，D以1、（LTs2）、和D（4、TD3、T1、2DL1、s）D为D42、+例L。Cs2）分别
直流斩波电路的三种控制方式
直流斩波电路的三种控制方式
直流斩波电路是一种用于调节直流电源的电路，通过斩波的方式改变电源的输出电压或电流。
以下是直流斩波电路的三种控制方式：
1.脉宽调制（PWM）：
脉宽调制是一种通过调节脉冲宽度来控制输出电压或电流的方法。
在PWM控制下，斩波器按照一定的频率进行开关动作，但每次的脉冲宽度可以变化。
通过改变脉冲宽度，可以调节输出电压或电流的平均值。
PWM控制方式具有简单、易于实现、稳定性高等优点，因此在许多直流电源和电机控制系统中得到广泛应用。
2.频率调制：
频率调制是一种通过改变斩波器的开关频率来调节输出电压或电流的方法。
在频率调制方式下，斩波器的脉冲宽度保持不变，但开关动作的频率可以变化。
通过改变频率，可以调节输出电压或电流的平均值。
频率调制方式具有较低的谐波干扰和较好的动态响应性能，适用于对谐波要求较高或需要快速响应的场合。
3.混合调制：
混合调制是一种同时调节脉冲宽度和开关频率的方式来控制输出电压或电流的方法。
在混合调制方式下，斩波器的脉冲宽度和开关频率都可以变化，因此可以同时调节输出电压或电流的平均值和开关动作的频率。
混合调制方式具有较好的调节范围和灵活性，适用于对输出电压或电流要求较高或需要同时调节多个参数的场合。
以上是直流斩波电路的三种控制方式：脉宽调制（PWM）、频率
调制和混合调制。
不同的控制方式各有优缺点，适用于不同的应用场景。
在实际应用中，应根据具体需求选择合适的控制方式，以达到最佳的控制效果。
开关电源五种PWM反馈控制模式
开关电源五种PWM反馈控制模式1 引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM 的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
现在主要有五种PWM反馈控制模式。
下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。
2开关电源PWM的五种反馈控制模式一般来讲，正激型开关电源主电路可用图1所示的降压斩波器简化表示,Ug表示控制电路的PWM输出驱动信号。
根据选用不同的PWM反馈控制模式，电路中的输入电压Uin、输出电压Uout、开关器件电流(由b点引出)、电感电流(由c点引出或d点引出)均可作为取样控制信号。
输出电压Uout在作为控制取样信号时，通常经过图2所示的电路进行处理，得到电压信号Ue，Ue再经处理或直接送入PWM 控制器。
图2中电压运算放大器(e/a)的作用有三：①将输出电压与给定电压Uref的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。
该运放的直流放大增益理论上为无穷大，实际上为运放的开环放大增益。
②将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较“干净”的直流反馈控制信号(Ue)即保留直流低频成分，衰减交流高频成分。
因为开关噪声的频率较高，幅值较大，高频开关噪声衰减不够的话，稳态反馈不稳;高频开关噪声衰减过大的话，动态响应较慢。
虽然互相矛盾，但是对电压误差运算放大器的基本设计原则仍是“低频增益要高，高频增益要低”。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。
它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，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。
一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。
电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。
许多微控制器内部都包含有PWM控制器。
例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。
占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。
执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期* 在PWM控制寄存器中设置接通时间* 设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚* 启动定时器* 使能PWM控制器PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。
让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。
噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。
从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。
在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。
总之，PWM既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。
几种PWM控制方法采样控制理论中有一个重要结论: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控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率.PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现.直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术,微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种PWM控制技术,根据PWM控制技术的特点,到目前为止主要有以下8类方法.1 .相电压控制PWM1.1 等脉宽PWM法[1]VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技术来实现的,其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压.等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的,是PWM法中最为简单的一种.它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化.相对于PAM法,该方法的优点是简化了电路结构,提高了输入端的功率因数,但同时也存在输出电压中除基波外,还包含较大的谐波分量.1.2 随机PWM在上世纪70年代开始至上世纪80年代初,由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管,载波频率一般不超过5kHz,电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注.为求得改善,随机PWM方法应运而生.其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声(在线性频率坐标系中,各频率能量分布是均匀的),尽管噪音的总分贝数未变,但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱.正因为如此,即使在IGBT已被广泛应用的今天,对于载波频率必须限制在较低频率的场合,随机PWM仍然有其特殊的价值;另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率,随机PWM技术正是提供了一个分析,解决这种问题的全新思路.1.3 SPWM法SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论: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.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.该方法的实现有以下几种方案.1.3.1 等面积法该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点.1.3.2 硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PWM波形.通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到的就是SPWM波形.其实现方法简单,可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波.但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制.1.3.3 软件生成法由于微机技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易,因此,软件生成法也就应运而生.软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法,其有两种基本算法,即自然采样法和规则采样法.1.3.3.1 自然采样法[2]以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较,在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断,这就是自然采样法.其优点是所得SPWM波形最接近正弦波,但由于三角波与正弦波交点有任意性,脉冲中心在一个周期内不等距,从而脉宽表达式是一个超越方程,计算繁琐,难以实时控制.1.3.3.2 规则采样法[3]规则采样法是一种应用较广的工程实用方法,一般采用三角波作为载波.其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波,再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断,从而实现SPWM法.当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的,这种方法称为对称规则采样.当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称,这种方法称为非对称规则采样.规则采样法是对自然采样法的改进,其主要优点就是是计算简单,便于在线实时运算,其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦.其缺点是直流电压利用率较低,线性控制范围较小.以上两种方法均只适用于同步调制方式中.1.3.4 低次谐波消去法[2]低次谐波消去法是以消去PWM波形中某些主要的低次谐波为目的的方法.其原理是对输出电压波形按傅氏级数展开,表示为u(ωt)=ansinnωt,首先确定基波分量a1的值,再令两个不同的an=0,就可以建立三个方程,联立求解得a1,a2及a3,这样就可以消去两个频率的谐波.该方法虽然可以很好地消除所指定的低次谐波,但是,剩余未消去的较低次谐波的幅值可能会相当大,而且同样存在计算复杂的缺点.该方法同样只适用于同步调制方式中.1.4 梯形波与三角波比较法[2]前面所介绍的各种方法主要是以输出波形尽量接近正弦波为目的,从而忽视了直流电压的利用率,如SPWM法,其直流电压利用率仅为86.6%.因此,为了提高直流电压利用率,提出了一种新的方法--梯形波与三角波比较法.该方法是采用梯形波作为调制信号,三角波为载波,且使两波幅值相等,以两波的交点时刻控制开关器件的通断实现PWM控制.由于当梯形波幅值和三角波幅值相等时,其所含的基波分量幅值已超过了三角波幅值,从而可以有效地提高直流电压利用率.但由于梯形波本身含有低次谐波,所以输出波形中含有5次,7次等低次谐波.2 .线电压控制PWM前面所介绍的各种PWM控制方法用于三相逆变电路时,都是对三相输出相电压分别进行控制的,使其输出接近正弦波,但是,对于像三相异步电动机这样的三相无中线对称负载,逆变器输出不必追求相电压接近正弦,而可着眼于使线电压趋于正弦.因此,提出了线电压控制PWM,主要有以下两种方法.2.1 马鞍形波与三角波比较法马鞍形波与三角波比较法也就是谐波注入PWM方式(HIPWM),其原理是在正弦波中加入一定比例的三次谐波,调制信号便呈现出马鞍形,而且幅值明显降低,于是在调制信号的幅值不超过载波幅值的情况下,可以使基波幅值超过三角波幅值,提高了直流电压利用率.在三相无中线系统中,由于三次谐波电流无通路,所以三个线电压和线电流中均不含三次谐波[4].除了可以注入三次谐波以外,还可以注入其他3倍频于正弦波信号的其他波形,这些信号都不会影响线电压.这是因为,经过PWM调制后逆变电路输出的相电压也必然包含相应的3倍频于正弦波信号的谐波,但在合成线电压时,各相电压中的这些谐波将互相抵消,从而使线电压仍为正弦波.2.2 单元脉宽调制法[5]因为,三相对称线电压有Uuv+Uvw+Uwu=0的关系,所以,某一线电压任何时刻都等于另外两个线电压负值之和.现在把一个周期等分为6个区间,每区间60°,对于某一线电压例如Uuv,半个周期两边60°区间用Uuv本身表示,中间60°区间用-(Uvw+Uwu)表示,当将Uvw和Uwu作同样处理时,就可以得到三相线电压波形只有半周内两边60°区间的两种波形形状,并且有正有负.把这样的电压波形作为脉宽调制的参考信号,载波仍用三角波,并把各区间的曲线用直线近似(实践表明,这样做引起的误差不大,完全可行),就可以得到线电压的脉冲波形,该波形是完全对称,且规律性很强,负半周是正半周相应脉冲列的反相,因此,只要半个周期两边60°区间的脉冲列一经确定,线电压的调制脉冲波形就唯一地确定了.这个脉冲并不是开关器件的驱动脉冲信号,但由于已知三相线电压的脉冲工作模式,就可以确定开关器件的驱动脉冲信号了.该方法不仅能抑制较多的低次谐波,还可减小开关损耗和加宽线性控制区,同时还能带来用微机控制的方便,但该方法只适用于异步电动机,应用范围较小.3 .电流控制PWM电流控制PWM的基本思想是把希望输出的电流波形作为指令信号,把实际的电流波形作为反馈信号,通过两者瞬时值的比较来决定各开关器件的通断,使实际输出随指令信号的改变而改变.其实现方案主要有以下3种.3.1 滞环比较法[4]这是一种带反馈的PWM控制方式,即每相电流反馈回来与电流给定值经滞环比较器,得出相应桥臂开关器件的开关状态,使得实际电流跟踪给定电流的变化.该方法的优点是电路简单,动态性能好,输出电压不含特定频率的谐波分量.其缺点是开关频率不固定造成较为严重的噪音,和其他方法相比,在同一开关频率下输出电流中所含的谐波较多.3.2 三角波比较法[2]该方法与SPWM法中的三角波比较方式不同,这里是把指令电流与实际输出电流进行比较,求出偏差电流,通过放大器放大后再和三角波进行比较,产生PWM波.此时开关频率一定,因而克服了滞环比较法频率不固定的缺点.但是,这种方式电流响应不如滞环比较法快.3.3 预测电流控制法[6]预测电流控制是在每个调节周期开始时,根据实际电流误差,负载参数及其它负载变量,来预测电流误差矢量趋势,因此,下一个调节周期由PWM产生的电压矢量必将减小所预测的误差.该方法的优点是,若给调节器除误差外更多的信息,则可获得比较快速,准确的响应.目前,这类调节器的局限性是响应速度及过程模型系数参数的准确性.4 .空间电压矢量控制PWM [7]空间电压矢量控制PWM(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法.它以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通,由它们的比较结果决定逆变器的开关,形成PWM波形.此法从电动机的角度出发,把逆变器和电机看作一个整体,以内切多边形逼近圆的方式进行控制,使电机获得幅值恒定的圆形磁场(正弦磁通).具体方法又分为磁通开环式和磁通闭环式.磁通开环法用两个非零矢量和一个零矢量合成一个等效的电压矢量,若采样时间足够小,可合成任意电压矢量.此法输出电压比正弦波调制时提高15%,谐波电流有效值之和接近最小.磁通闭环式引入磁通反馈,控制磁通的大小和变化的速度.在比较估算磁通和给定磁通后,根据误差决定产生下一个电压矢量,形成PWM波形.这种方法克服了磁通开环法的不足,解决了电机低速时,定子电阻影响大的问题,减小了电机的脉动和噪音.但由于未引入转矩的调节,系统性能没有得到根本性的改善.5 .矢量控制PWM[8]矢量控制也称磁场定向控制,其原理是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia,Ib及Ic,通过三相/二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1及Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1及It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿对直流电动机的控制方法,实现对交流电动机的控制.其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制.通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制.但是,由于转子磁链难以准确观测,以及矢量变换的复杂性,使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果,这是矢量控制技术在实践上的不足.此外.它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制,在这种矢量控制系统中需要配置转子位置或速度传感器,这显然给许多应用场合带来不便.6 .直接转矩控制PWM[8]1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论(Direct Torque Control简称DTC).直接转矩控制与矢量控制不同,它不是通过控制电流,磁链等量来间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量来控制,它也不需要解耦电机模型,而是在静止的坐标系中计算电机磁通和转矩的实际值,然后,经磁链和转矩的Band-Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,能方便地实现无速度传感器化,有很快的转矩响应速度和很高的速度及转矩控制精度,并以新颖的控制思想,简洁明了的系统结构,优良的动静态性能得到了迅速发展.但直接转矩控制也存在缺点,如逆变器开关频率的提高有限制.7. 非线性控制PWM单周控制法[7]又称积分复位控制(Integration Reset Control,简称IRC),是一种新型非线性控制技术,其基本思想是控制开关占空比,在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例.该技术同时具有调制和控制的双重性,通过复位开关,积分器,触发电路,比较器达到跟踪指令信号的目的.单周控制器由控制器,比较器,积分器及时钟组成,其中控制器可以是RS触发器,其控制原理如图1所示.图中K可以是任何物理开关,也可是其它可转化为开关变量形式的抽象信号.单周控制在控制电路中不需要误差综合,它能在一个周期内自动消除稳态,瞬态误差,使前一周期的误差不会带到下一周期.虽然硬件电路较复杂,但其克服了传统的PWM控制方法的不足,适用于各种脉宽调制软开关逆变器,具有反应快,开关频率恒定,鲁棒性强等优点,此外,单周控制还能优化系统响应,减小畸变和抑制电源干扰,是一种很有前途的控制方法.8 .谐振软开关PWM传统的PWM逆变电路中,电力电子开关器件硬开关的工作方式,大的开关电压电流应力以及高的du/dt和di/dt限制了开关器件工作频率的提高,而高频化是电力电子主要发展趋势之一,它能使变换器体积减小,重量减轻,成本下降,性能提高,特别当开关频率在18kHz以上时,噪声将已超过人类听觉范围,使无噪声传动系统成为可能.谐振软开关PWM的基本思想是在常规PWM变换器拓扑的基础上,附加一个谐振网络,谐振网络一般由谐振电感,谐振电容和功率开关组成.开关转换时,谐振网络工作使电力电子器件在开关点上实现软开关过程,谐振过程极短,基本不影响PWM技术的实现.从而既保持了PWM技术的特点,又实现了软开关技术.但由于谐振网络在电路中的存在必然会产生谐振损耗,并使电路受固有问题的影响,从而限制了该方法的应用.总结PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点.由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一.相关应用领域:PWM控制结束主要应用在电力电子技术行业,具体讲,包括风力发电、电机调速、直流供电等领域，由于其四象限变流的特点，可以反馈再生制动的能量，对于目前国家提出的节能减排具有积极意义。