脉冲宽度调制简介
什么是脉冲宽度调制及其在电路中的应用
什么是脉冲宽度调制及其在电路中的应用脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）是一种调制方式，通过控制脉冲信号的宽度来实现信号的调制。
在电路中，PWM 广泛应用于调光、电机速度控制、音频放大等领域。
本文将详细介绍PWM的原理及其在电路中的应用。
一、PWM原理脉冲宽度调制的原理是利用周期为固定值的脉冲信号来表示模拟信号的幅度大小。
它的关键在于调制器，通过控制调制器输出脉冲的宽度，从而实现对模拟信号的调制。
在PWM信号中，脉冲的宽度代表了信号的幅度，宽度越大表示幅度越高，宽度越小表示幅度越低。
通常，PWM信号的周期是固定的，脉冲的宽度则根据输入模拟信号进行动态调整。
二、PWM在电路中的应用1. 调光控制PWM在LED调光控制中得到了广泛的应用。
通过控制PWM信号的频率和占空比（脉冲高电平与周期之比），可以实现对LED的亮度调节。
当占空比为100%时，LED处于全亮状态；当占空比为0%时，LED关闭。
2. 电机速度控制PWM可以用于电机的速度控制。
通过控制PWM信号的占空比，可以控制电机的平均输出功率，从而调节电机的转速。
一般情况下，占空比越大，电机转速越高；占空比越小，电机转速越低。
3. 音频放大PWM还可以用于音频放大电路中。
通过将音频信号转换为PWM 信号，再通过滤波电路将其转换为模拟信号，可以实现音频的放大。
PWM音频放大具有高效率和低失真的优点，因此在功率放大器中得到了广泛的应用。
4. 电源控制PWM可以用于电源控制电路中，通过控制PWM信号的占空比来调节输出电压的大小。
这种方式在开关电源中特别常见，可以实现高效率的能量转换，并具备较好的稳定性和响应速度。
5. 无线通信PWM在无线通信系统中也有一定的应用。
在数模转换和调制过程中，会使用PWM信号对模拟信号进行抽样和调制，转换成数字信号后再通过调制器进行数据传输。
三、总结脉冲宽度调制是一种通过控制脉冲信号的宽度来实现信号调制的方法。
脉冲宽度调制
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。
PWM之所以要配置这么多的寄存器是（表中只有少部分不用配置），应因为基本上是定时器不仅有PWM输出还有间隔定时器、方波输出、外部事件计数器、分频器、输入脉冲间隔测量、输入信号的高/低电平宽度的测量、延迟计数器、单触发脉冲输出功能。
首先配置PER0中的TAU0EN为1，允许输入时钟的供应。
再用TPS0来分频得到CK01、CK00这两个时钟（在选择的通道0和通道1是的时钟时可以选择一个时钟作为两个时钟，当然也可以一个通道一个时钟）。
接下来是控制定时器单元启停的TE0、TS0、TT0，其中TE0也就是说在这里我们不用配置。
TS0和TSH0寄存器是触发寄存器，用于初始化定时器/计数器寄存器0n (TCR0n)并开始各通道的计数操作。
(启用)TT0和TTH0寄存器为用于停止各通道的计数操作的触发寄存器。
（停用）接下来是控制输出寄存器TOE0、TO0、TOL0、TOM0，其中TOE0寄存器用于允许或禁止各通道的定时器输出。
TO0寄存器是各通道的定时器输出的缓冲器寄存器。
TOL0寄存器是用于控制各通道定时器输出电平的寄存器。
TOM0寄存器用于控制各通道的定时器输出模式。
（这里我们选择TOM0的TOM01为1：从属通道输出模式）接下来是TMR0xH和TMR0xL。
TMR0n寄存器包括两个8位寄存器，用于设置通道n的操作模式。
该寄存器用于选择工作时钟(fMCK)，选择计数时钟，选择主/从属，选择16位或8位定时器（仅限通道1），设置开始触发和捕捉触发，选择定时器输入的有效边沿，以及设置操作模式（间隔、捕捉、事件计数器、单计数、或者捕捉&单计数）最后是TDR0xH和TDR0xL，其中初值和空占比都是由此设置。
什么是脉冲宽度调制它在通信设备中的应用有哪些
什么是脉冲宽度调制它在通信设备中的应用有哪些脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种调制技术，通过改变信号的脉冲宽度来传递信息。
它在通信设备中被广泛应用，下面将详细介绍脉冲宽度调制的原理及其在通信设备中的应用。
一、脉冲宽度调制的原理脉冲宽度调制是一种将模拟信号转换为数字信号的调制技术。
其基本原理是将模拟信号转换为脉冲信号，通过改变脉冲的宽度来表达模拟信号的幅值。
具体而言，脉冲宽度调制将模拟信号进行采样，然后将其转换为数字信号，再通过比较器将数字信号转换为脉冲信号。
根据模拟信号的幅值不同，脉冲信号的脉冲宽度也不同。
这样，通过脉冲宽度调制，我们可以将模拟信号转换为数字信号，并通过脉冲的宽度来传递模拟信号的幅值信息。
二、脉冲宽度调制在通信设备中的应用1. 数字通信脉冲宽度调制在数字通信中扮演了非常重要的角色。
在数字通信中，我们常常需要将数字信号转换为模拟信号进行传输。
脉冲宽度调制可以将数字信号转换为脉冲信号，通过改变脉冲的宽度来表达数字信号的幅值。
这种方式可以有效地传递数字信号，并且具有较高的抗干扰性能。
2. 音频处理在音频处理中，脉冲宽度调制也发挥着重要作用。
通过脉冲宽度调制，我们可以将模拟音频信号转换为数字信号进行处理。
例如，在音频压缩算法中，可以通过将音频信号的幅值信息转换为脉冲信号的宽度信息，从而将音频信号进行有效压缩和传输。
在音频合成器中，脉冲宽度调制也可以用来生成各种不同频率的音频信号。
3. 电力电子技术在电力电子技术中，脉冲宽度调制被广泛应用于调制电压波形。
通过改变脉冲的宽度，可以实现对电压的精确调节。
脉冲宽度调制在交流电动机驱动器、电力变换器和电力调节系统等方面具有广泛的应用。
4. 智能控制系统脉冲宽度调制还被广泛应用于智能控制系统中。
在自动化控制系统中，脉冲宽度调制常用于控制电机的速度和位置。
通过改变脉冲的宽度，可以调节电机的转速和位置，实现智能控制。
脉冲宽度调制
脉冲宽度调制脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种用模拟方法来表达数字化级别所使用的传输手段。
它具有高灵敏度、耐用性强、信号品质Թռ等优点。
该传输会由脉宽调制信号编码而成，包括有：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种改变信号脉冲的宽度，以控制电力输出的技术。
它通过改变周期性脉冲的脉冲宽度来指示输出的大小。
通常，是用模拟方法来表达数字化级别。
基本的PWM电路将通过一个脉冲信号通过一个电路来控制电压或电流的最大值。
它的原理是：通过以固定周期发送脉冲，并以不同宽度和幅度的脉冲，来控制输出信号的大小。
脉冲宽度调制信号是一个连续的高频脉冲所组成的、重复的模式，它和载波相对应（而不是直接对应）。
三、应用脉冲宽度调制技术在很多领域里有着广泛的应用，例如：1、电动和气动机器：PWM用于控制电动机和气动机器的速度，以及机器所受的力。
2、自动化系统：PWM技术用于控制不同设备的精度和计算功能，包括自动化控制系统（如处理器控制器系统）以及测量仪器系统。
3、信号检测：PWM技术用于检测不同电子信号的质量，以鉴别传送的信号是否正确。
4、通信系统：PWM技术用于多种通信系统，可用于高速数据传输或低信号传播等。
四、优势PWM技术具有一定的优势，如高灵敏度、耐用性强、信号品质Թռ、降低失真等优点。
它还能够减少电子设备的功耗，同时可以提高设备的效率和可靠性。
五、常见PWM调制技术1、恒定频率PWM：这种调制技术的特点是信号的频率是一定的，可以用固定的控制操作来在基础频率上增加或减少PWM脉冲的宽度。
2、变频率PWM：它的特点在于固定频率的变化，可以通过改变PWM脉冲的宽度来改变信号的频率，有效地提高噪声位数。
3、脉冲调制：Pulse Modulation方式用脉冲信号来表达不同频率，以更大的精度来控制电压和电流输出，以及提高系统的可靠性。
4、模拟调制： Analog modulation方式利用复杂的模拟技巧来模拟电力信号，从而达到调制的目的。
脉宽调制 解调
脉宽调制（PWM）是一种通过调整信号的脉冲宽度来实现模拟信号的数字表示的技术。
解调是将经过脉宽调制的信号还原为原始模拟信号的过程。
脉宽调制（PWM）的工作原理：
1.信号采样：原始模拟信号经过采样，将连续的模拟信号转换为离散的数字
信号。
2.脉宽调制：通过比较模拟信号的振幅和一个固定的参考电平，产生一系列
的脉冲。
脉冲的宽度与原始信号的振幅成比例。
3.PWM信号输出：生成的PWM信号包含一系列的脉冲，脉冲的宽度代表了
原始信号的振幅。
PWM信号的解调：
1.低通滤波： PWM信号的解调通常从使用低通滤波器开始。
由于PWM信号
的频率较高，低通滤波器可以滤除高频成分，留下目标信号。
2.脉宽调制的逆过程：利用脉宽调制的逆过程，即通过测量脉冲宽度来还原
原始信号。
这可能涉及到使用计数器或定时器来测量每个脉冲的宽度。
3.模拟信号输出：解调后得到的信号再经过数字到模拟的转换器（DAC），
将其还原为模拟信号。
示例代码（Python）：
以下是一个简单的示例，演示了PWM信号的生成和解调：
这个示例中，生成了一个原始的正弦模拟信号，然后进行了PWM调制和解调，并绘制了相应的图形。
这只是一个简单的示例，实际中可能需要更复杂的电路和算法来完成PWM信号的解调。
各种PWM简介
脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，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。
目录简介基本原理具体过程脉冲宽度调制优点控制方法等脉宽PWM法随机PWMSPWM法等面积法硬件调制法软件生成法自然采样法规则采样法低次谐波消去法梯形波与三角波比较法线电压控制PWM马鞍形波与三角波比较法单元脉宽调制法电流控制PWM滞环比较法三角波比较法预测电流控制法空间电压矢量控制PWM矢量控制PWM直接转矩控制PWM非线性控制PWM谐振软开关PWM脉冲宽度调制相关应用领域具体应用简介PWM软件法控制充电电流PWM在推力调制中的应用在LED中的应用简介基本原理具体过程脉冲宽度调制优点控制方法等脉宽PWM法随机PWMSPWM法等面积法硬件调制法软件生成法自然采样法规则采样法低次谐波消去法梯形波与三角波比较法线电压控制PWM马鞍形波与三角波比较法单元脉宽调制法电流控制PWM滞环比较法三角波比较法预测电流控制法空间电压矢量控制PWM矢量控制PWM直接转矩控制PWM非线性控制PWM谐振软开关PWM脉冲宽度调制相关应用领域具体应用简介PWM软件法控制充电电流PWM在推力调制中的应用在LED中的应用脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其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，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。
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。
脉宽调制工作原理
脉宽调制工作原理
脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种电子电路中常用的调制技术，它通过改变脉冲信号的宽度来实现对输出信号的控制。
脉宽调制广泛应用于电源控制、电机控制、音频信号处理等领域。
脉宽调制的工作原理如下：首先，输入信号通过一个比较器和一个三角波发生器进行比较，产生一个宽度可调的方波信号。
比较器将输入信号与三角波进行比较，根据比较结果切换方波信号的状态。
接下来，通过改变三角波的周期或幅值，可以改变方波信号的频率或占空比。
频率是指方波信号周期的倒数，而占空比则表示方波信号的高电平时间与周期时间的比值。
最后，将调制后的方波信号通过滤波电路，去除高频成分和噪声，得到平滑的模拟输出信号。
脉宽调制的优点是具有高效率和精确度高的特点。
通过改变占空比，可以调节输出信号的平均功率。
同时，脉宽调制技术还具有抗干扰能力强、控制精度高、适应性强等优点。
总之，脉宽调制是一种通过改变脉冲信号的宽度来实现对输出信号的控制的技术。
它是一种高效、精确、抗干扰能力强的调制方法，在众多应用领域中得到广泛应用。
脉冲宽度调制(PWM)和正弦波脉宽调制(SPWM)变频技术简介
变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。
在实际应用中，变频器是变频技术的核心装置，而脉冲宽度调制（PWM）技术和正弦波脉宽调制（SPWM）技术是实现变频器控制的重要手段。
什么是PWM调制技术PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度，实现对输出电压的调节。
在变频技术中，PWM被广泛应用于变频器中，以控制电动机的速度和转矩输出。
通过改变脉冲信号的占空比（脉冲宽度与周期之比），可以实现对电动机的精确控制。
当需要增大输出电压时，增加脉冲信号的宽度；当需要减小输出电压时，减小脉冲信号的宽度。
这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。
同时，PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点，被广泛应用于各种电力控制系统中。
PWM调制波形如图1所示：图1PWM调制波形PWM技术具有以下优点：高效性：由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率，因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。
通过减小电机额定电压，PWM技术可以降低电机的功耗，提高整体效率。
精确控制：PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。
通过微调脉冲宽度和周期，可以实现对电机转速和扭矩的精确调节，满足不同应用的需求。
减少机械冲击：PWM技术可以实现电机的软启动和软停止，减少了机械系统的冲击和磨损，延长了设备的使用寿命。
尽管PWM技术具有许多优点，但也存在一些局限性：谐波问题：PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分，可能对电力网络和其他设备造成干扰。
为了减少谐波，需要采取滤波和抑制措施，增加了系统的复杂性和成本。
开关损耗：PWM技术使用高频开关装置，开关的频繁操作会产生开关损耗。
这些损耗会转化为热能，需要适当的散热系统来冷却电路。
EMI干扰：由于高频开关操作，PWM技术可能会产生电磁干扰（EMI），对周围的电子设备和无线通信系统造成干扰。
pwm控制工作原理
pwm控制工作原理
PWM控制是一种通过调整脉冲宽度比例实现对电路设备的控
制方式。
PWM全称为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)，它的原理是通过周期固定的方波信号，通过调节方波信号的脉冲宽度来控制输出信号的平均电压。
在PWM控制中，方波信号的周期是固定的，通常为几十微秒
到几毫秒不等。
调节脉冲宽度的比例可以控制方波信号高电平的持续时间。
当脉冲宽度较窄时，高电平持续时间较短，输出信号的平均电压就会较低。
当脉冲宽度较宽时，高电平持续时间较长，输出信号的平均电压就会较高。
通过不断改变方波信号的脉冲宽度比例，可以实现对输出信号的精确控制。
例如，在直流电机控制中，可以通过PWM控制
调节电机的转速。
调节PWM占空比，即高电平持续时间与一
个周期的比值，可以使电机运行在不同速度。
PWM控制实现的关键是在周期内通过调节方波信号的脉冲宽
度来改变效果信号的平均电压。
这种控制方式的优点是具有高效率和精确度更高的特点，适用于许多电子设备和控制系统。
脉宽调制的基本原理
脉宽调制的基本原理
脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种电子技术，用于将模拟信号转换为数字信号。
它通过调整信号脉冲的宽度来表示模拟信号的幅值。
脉宽调制的基本原理是将一个固定频率的时钟信号与模拟信号进行比较，确定脉冲信号的高电平时间，从而表示模拟信号的幅值。
当模拟信号的幅值较大时，脉冲信号的高电平时间较长，而幅值较小时，脉冲信号的高电平时间较短。
具体来说，脉宽调制的实现方法有多种，其中最常见的是使用比较器和计数器。
比较器将时钟信号与模拟信号进行比较，并输出一个PWM信号。
计数器用于控制PWM信号的频率和高
电平时间。
通过调整计数器的计数值，可以改变PWM信号的
频率，而通过改变比较器的阈值，可以改变PWM信号的高电
平时间。
脉宽调制广泛应用于各种领域，例如电力电子、通信、音频放大器等。
其中最常见的应用是在直流变换器（DC-DC converter）中，用于实现高效率的电能转换。
此外，PWM还
可以用于控制电动机的速度，调节LED的亮度等。
总之，脉宽调制通过调整信号脉冲的宽度来表示模拟信号的幅值。
它的基本原理是比较模拟信号与时钟信号，并根据比较结果生成脉冲信号。
通过控制脉冲信号的频率和高电平时间，可以实现对模拟信号的精确表示和控制。
脉冲宽度调制
脉冲宽度调制————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM）,是英文“Pｕlse Ｗidth Ｍoｄulatｉon”的缩写，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。
目录1简介2背景介绍3基本原理4谐波频谱5具体过程6优点7控制方法8应用领域９具体应用１简介脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或ＭOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。
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，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
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。
2背景介绍随着电子技术的发展,出现了多种PＷM技术，其中包括：相电压控制ＰWM、脉宽ＰＷM法、随机ＰＷM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法,它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，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。
可以通过调整PＷM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
模拟信号的值可以连续变化,其时间和幅度的分辨率都没有限制。
9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。
与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。
模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{０V，５V}这一集合中取值。
PWM技术概述
脉冲宽度调制编辑PWM即脉冲宽度调制。
脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，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。
1简介2背景介绍3基本原理4谐波频谱5具体过程6优点7控制方法8应用领域9具体应用简介编辑脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS 管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。
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，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
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波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。
背景介绍编辑随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，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。
可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。
9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。
与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。
模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V,5V}这一集合中取值。
模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。
电力电子技术中的PWM调制技术详解
电力电子技术中的PWM调制技术详解在现代工业领域中，电力电子技术扮演着至关重要的角色。
PWM （脉宽调制）技术作为电力电子技术的核心之一，已经广泛应用于各种电源和驱动系统中。
本文将深入探讨PWM调制技术的原理、应用和优势。
1. PWM调制技术的原理PWM调制技术是通过改变脉冲宽度的方式来控制电路输出的一种方法。
其基本原理是将模拟信号转换为脉冲信号，通过调整脉冲的宽度来控制输出电压或电流的大小。
PWM信号的脉冲宽度与所需输出信号的幅值成正比。
在PWM调制技术中，常用的脉冲产生方法包括比较器法、计数器法和改进型PWM等。
其中，比较器法是最常用的一种方法。
该方法通过一个比较器将输入信号与一定频率、恒定幅度的三角波进行比较，从而产生脉冲宽度调制的信号。
2. PWM调制技术的应用PWM调制技术已经广泛应用于各种电力电子设备和系统中。
以下是几个常见的应用领域：2.1 变频调速系统PWM调制技术在变频调速系统中起到了关键作用。
通过调整PWM 信号的脉冲宽度，可以实现对电机转矩和转速的精确控制。
这种技术的应用使得电机的运行更加稳定、高效，并且节省能源。
2.2 电力逆变器电力逆变器是将直流电能转换为交流电能的设备，广泛应用于太阳能发电、风能发电等领域。
PWM调制技术能够有效地控制逆变器的输出波形质量，提高逆变器的效率和稳定性。
2.3 电源管理系统在电源管理系统中，PWM调制技术能够实现电源的高效转换和稳定输出。
通过精确控制PWM信号的脉冲宽度，可以实现电源的输出电压的调节和稳定，以满足不同电器设备的需求。
3. PWM调制技术的优势PWM调制技术相比传统的模拟控制方法具有以下优势：3.1 高精度控制PWM调制技术能够精确调节输出信号的幅度，通过调整脉冲宽度来实现高精度控制。
这种精准性在很多需要精确控制的领域非常重要，比如电机调速系统和逆变器控制系统。
3.2 高效能转换由于PWM调制技术只有两种状态（高电平和低电平），因此能量损耗相对较小，能够实现高效率的能量转换。
脉冲宽度调制技术
脉冲宽度调制（PWM）技术在电力电子变流器掌握系统中,对于掌握电路的要求往往是除能够掌握负载的加电与断电外,还应当能够掌握加载到负载上的电压凹凸及功率大小。
在大功率电力电子电路中，掌握加载至负载上电压及功率的有用方法就是脉冲宽度调制（PU1Sewidthmodu1ation,PWM）01.面积等效原理在掌握理论中，有一个重要的原理,即冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量（冲量）作用在具有惯性的环节上时，只要这些变量对时间的积分相等，其作用的效果将基本相同。
这里所说的效果基本相同是指惯性环节的输出响应波形基本相同。
例如，下图1示出的三个窄脉冲电压波形分别为矩形波、三角波和正弦波，但这二个窄脉冲电压对时间的积分相等，或者说它们的面积相等。
当这三个窄脉冲分别作用在只有惯性的同一环节上时,其输出响应基本相同。
因此，冲量等效原理也可以称为面积等效原理。
S）矩形波（b）」.角波9）正弦波图1面积相等的三种脉冲信号从数学角度进行分析，对上图1所示的三个窄脉冲电压波形进行傅里叶变换，则其低频段的特性特别相近，仅在高频段有所不同，而高频段对于具有惯性负载的电路影响特别小。
由此进一步证明白面积等效原理的正确性。
2.脉冲宽度调制技术依据面积等效原理，在电路中可以采用低端电源开关或高端电源开关，以肯定频率的导通和截止连续切换，使电源电压Ui以一系列等幅脉冲（或称为矩形波）的形式加载到负载上，加载在负载上的电源电压Uo波形如图2所示。
图2所示的矩形波的电压平均值：必=V m D此式表明在一个脉冲周期内，电压的平均值与脉冲的占空比是成正比的，于是，可以通过转变脉冲的占空比来调整加载到负载上的电压大小。
当占空比小时，加载到负载上的平均电压就低,即加载到负载上的功率小；而占空比大时，加载到负载上的平均电压就高，加载到负载上的功率大。
这种通过等幅脉冲调整负载平均电压及功率的方法称为脉冲宽度调制，诩为斩波掌握。
采纳脉冲宽度调制方式为负载供电，由于供电电压是脉动的，势必会产生出各种谐波。
单片机PWM信号发生器的原理与设计
单片机PWM信号发生器的原理与设计引言在现代电子技术中，脉冲宽度调制(PWM)信号发生器被广泛应用于各种电路和系统中。
单片机作为常见的嵌入式系统解决方案，具备了成本低、功耗低、可编程性强等优势，因此被广泛用于PWM信号发生器设计中。
本文将介绍单片机PWM 信号发生器的原理与设计。
一、PWM信号发生器的原理1.1 脉冲宽度调制(PWM)概述脉冲宽度调制(PWM)是一种将模拟信号转换为数字信号的技术。
PWM信号由连续的短脉冲组成，其脉冲的宽度可以根据需要进行调整。
通过改变脉冲信号的宽度与周期之比，可以模拟出不同的模拟信号输出。
1.2 PWM信号发生器的基本原理PWM信号发生器的基本原理是通过控制脉冲的宽度和周期，实现对输出波形的精确控制。
单片机通常具有定时器模块，通过定时器模块的特定设置，可以生成精确的脉冲信号。
单片机还需要连接输出引脚，将生成的PWM信号输出给外部电路。
二、单片机PWM信号发生器的设计2.1 硬件设计单片机PWM信号发生器的硬件设计包括选择合适的单片机、外部电路连接和输出端口设计。
首先，选择适合的单片机。
考虑到PWM信号发生器需要高精度、可编程性强的特点，可以选择带有定时器模块的单片机。
常见的单片机型号有ATmega系列、PIC系列等。
根据实际需求选择合适的型号。
其次，进行外部电路连接。
通常需要连接电源、晶体振荡器以及输出端口。
电源提供电压稳定源，晶体振荡器提供时钟信号。
输出端口需要连接到PWM信号的目标设备上。
最后，进行输出端口设计。
根据实际需求确定输出端口的数量和类型。
常用的输出接口有GPIO、PWM输出等。
根据单片机型号和外部电路要求进行设计。
2.2 软件设计单片机PWM信号发生器的软件设计包括定时器设置和PWM生成代码编写。
首先，进行定时器设置。
根据单片机型号和需求，设置定时器的时钟源、分频系数、计数模式等参数。
通过合理的定时器设置，可以实现精确的脉冲宽度和周期控制。
其次，编写PWM生成代码。
脉冲宽度调制
正弦波脉冲宽度调制
较为纯净的正弦波信号。
滤波器通常由电阻、电容和电感等元件组成，通过适 当的电路设计，使得滤波器对高频成分具有较大的阻
抗，而对低频成分具有较小的阻抗。
滤波器的性能直接影响输出信号的质量，因此需要选 择合适的元件和电路设计，以确保输出信号的准确性
和稳定性。
负载
负载是正弦波脉冲宽度调制系统的最终输出部分，它负责将滤波器输出的 正弦波信号转换为实际需要的功率或能量。
正弦波脉冲宽度调制产生的谐波成分较少 ，对电网的污染较小。
易于实现数字化控制
高精度控制
正弦波脉冲宽度调制可以通过数字信号处理 器（DSP）等数字控制器实现，提高了系统 的可编程性和灵活性。
正弦波脉冲宽度调制能够实现高精度的输 出电压和电流控制，有利于提高系统的稳 定性和精度。
局限性
对电源要求高
正弦波脉冲宽度调制需要高质 量的输入电源，否则可能会影
智能化技术
人工智能和机器学习等智能化技术的应用，将有 助于实现正弦波脉冲宽度调制系统的自适应和自 主学习。
集成化与模块化
未来正弦波脉冲宽度调制系统将更加集成化和模 块化，方便安装和维护，同时也有助于提高系统 的可靠性和稳定性。
面临的挑战与解决方案
电压和电流谐波问题
正弦波脉冲宽度调制会产生电压和电流谐波，对电网造成污染。解决方案包括优化调制算法、采用滤波器等措施来降 低谐波影响。
滤波
去除信号中的噪声和干扰，提高信号的纯净度。
脉冲宽度的调制
脉冲宽度调制器
根据输入信号的幅度值，生成相应宽度的脉冲信号。
脉冲宽度与幅度关系
脉冲宽度与输入信号的幅度值成正比，幅度越大，脉 冲宽度越宽。
脉冲宽度调制原理
通过改变脉冲的宽度来控制输出信号的平均功率，实 现高效、灵活的功率控制。
正弦波脉冲宽度调制-讲义
当 f r 较低时，由于一个调制波周期中的脉冲数较多，脉冲波形 的不对称性所造成的基波相位跳动的相角相对较小；而当 f r 较高
时，由于一个调制波周期中的脉冲数较少，脉冲波形的不对称性所 造成的基波相位跳动的相角相对变大。
ur uc
u
Ucm Urm
ur uc
o
o
ct
ct
-Ucm
-Ucm
up
up
o
ct
o
ct
a)
b)
➢采用三角载波的SPWM脉冲序列由于三角载波 的对称性，因而属于对称载波调制。
➢采用锯齿载波的SPWM脉冲序列由于锯齿载波 的非对称性，因而属于非对称载波调制。
➢相比之下，锯齿载波的SPWM实现较为简单， 由于锯齿载波固有的非对称特性，因而输出波形 中含有偶次谐波。而在相同的开关频率以及调制 波条件下，三角载波的SPWM其输出波形的谐波 含量相对较低。以下均以三角载波的SPWM进行 介绍。
二、异步调制
对于任意的调制波频率 f r ，载波频率 f c 恒定的脉宽调
制成为异步调制。
在异步调制方式中，由于载波频率 f c 保持一定，因而当调制波频率 变化时，调制波信号不能保持同步，即载波比N与调制频率 f r 成反
比。
在异步调制方式中，由于 f c 保持一定，因而当 f r 变化时，调制波 信号与载波信号不能保持同步，即载波比N与调制波频率 f r 成反比，
关频率变高。
由于载波比N保持一定，当调制波频率 f r 变化时，一个调制波周 期中的脉冲数将固定不变。
当载波比N为奇数时，一个调制波正负半个周期以及半个周期 中的前后1/4周期的脉冲波形具有对称性。
电子电子技术第6章 脉冲宽度调制技术
2.载波调制法 ----单相桥式PWM逆变电路
单极PWM控制方式原理
ur<uc ur>uc
ur>uc
ur<uc
正弦波正半周 正弦波负半周
2.载波调制法 ----单相桥式PWM逆变电路
UG1
UG4
ur < uc
UG2 UG3
UO
2.载波调制法 ----三相桥式 PWM逆变电路
当UrU>Uc时，VT1导通，VT4关断uuN’= Ud/2。 当UrU<Uc时，VT4导通, VT1关断uuN’= -Ud/2。
相等，都等于π/n，但幅值不等，且脉冲
顶部不是水平直线，这些脉冲的幅值按正 弦规律变化。如果把上述脉冲序列用相同数量的等幅而不等宽 的方波脉冲代替，使方波脉冲的中点和相应正弦脉冲波的中点 重合，且使两者相对于时间轴面积相等，就得到脉冲序列。这 就是PWM波，这些PWM脉冲幅值相等，而宽度按照正弦规律 变化。根据面积等效原理，PWM波和正弦半波对惯性负载是 等效的。像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM波形，称为SPWM（Sinusoidal PWM）波形。
PWM控制技术的优点：控制简单、灵活、动态响应 好。
PWM应用范围：交、直流载波电力、整流电路、逆 变电路。
6.2正弦PWM
6.2.1 SPWM原理 6.2.2 SPWM波形的生成方法 6.2.3 SPWM波形的软件生成方法 6.2.4 SPWM波形的电子电路生成方法 6.2.5 SPWM波形的谐波分析 6.2.6 SPWM模式优化技术
6.2.1SPWM原理
面积等效原理----PWM控制技术的重要理论基础：
形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，
- 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)。
简介脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其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，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。
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。
编辑本段基本原理随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM 法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，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。
可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。
9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。
与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。
模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V, 5V}这一集合中取值。
模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。
在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。
拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。
与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。
尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。
其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。
能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。
模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。
模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。
通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。
此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。
编辑本段具体过程脉冲宽度调制（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：1、设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期2、在PWM控制寄存器中设置接通时间3、设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚4、启动定时器5、使能PWM 控制器编辑本段脉冲宽度调制优点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。
编辑本段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.等脉宽PWM法VVVF(Variable V oltage 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.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.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.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.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.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.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,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.规则采样法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.低次谐波消去法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.梯形波与三角波比较法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.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.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.单元脉宽调制法因为,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.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.滞环比较法这是一种带反馈的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.三角波比较法该方法与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.预测电流控制法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.空间电压矢量控制PWM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.矢量控制PWM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.直接转矩控制PWM1985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.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.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。