pwm也即脈沖寬度調(diào)制，通過pwm，可以對脈沖帶寬加以調(diào)節(jié)。對于pwm技術(shù)，自動化、電子方面的朋友更為熟悉。為增進(jìn)大家對pwm的了解程度，本文將對pwm控制以及spwm波的生成予以介紹。如果你對pwm具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、PWM控制的基本原理
PWM(PulseWidthModulaTIon)控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要的波形。PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻，PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用也最具代表性。
面積等效原理是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)，即在采樣控制中，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的同一環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。其中，沖量指的是窄脈沖的面積;效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如圖1.1.1(1)所示，三個窄脈沖形狀不同，但是它們的面積都等于1，當(dāng)它們分別加在如圖1.1.1(2)(a)所示的R-L電路上時，并設(shè)其電流i(t)為電路的輸出，則其輸出響應(yīng)波形基本相同且如圖1.1.1(2)(b)所示。
二、SPWM法基本原理
脈沖幅值相等而脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而正弦波等效的PWM波稱為SPWM(sinusoidalPWM)波形。
如圖1.1.2所示，把正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是由N個彼此相連的脈沖序列所組成的波形，這些脈沖寬度都等于N/?，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是按正弦規(guī)律變化的曲線。如果把這些脈沖序列用相同數(shù)量的等幅值而不等寬的矩形脈沖來代替，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)的正弦波部分中點重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積相等，則可得圖所示的矩形脈沖序列，這就是SPWM波形。
三、規(guī)則采樣法
SPWM的控制就是根據(jù)三角載波與正弦調(diào)制波的交點來確定逆變器功率開關(guān)器件的通斷時刻。規(guī)則采樣法是一種應(yīng)用較廣的工程實用方法，一般采用三角波作為載波，其原理就是用三角波對正弦波進(jìn)行采樣得到階梯波，再以階梯波與三角波的交點時刻控制開關(guān)器件的通斷，從而實現(xiàn)SPWM法。當(dāng)三角波只在其頂點(或底點)位置對正弦波進(jìn)行采樣時，由階梯波與三角波的交點所確定的脈寬，在一個載波周期(即采樣周期)內(nèi)的位置是對稱的，這種方法稱為對稱規(guī)則采樣其原理如圖1.1.3所示。
四、單極性和雙極性PWM控制逆變電路分析
電路如圖1.2所示，該電路工作時，1V和2V通斷互補，3V和4V也通斷互補，如在ou正半周，1V導(dǎo)通，2V關(guān)斷，3V和4V交替通斷，且負(fù)載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負(fù)。在ou的負(fù)半周，讓2V保持通態(tài)，1V保持?jǐn)鄳B(tài)，3V和4V交替通斷，負(fù)載電壓ou可以得到-dU和零兩種電平。
1、單極性PWM控制方式
如圖1.2.1所示，調(diào)制信號ru為正弦波，載波cu在ru的正半周為正極性的三角波，在ru的負(fù)半周為負(fù)極性的三角波。a)在ru的正半周時，1V保持通態(tài)，2V保持?jǐn)鄳B(tài)，當(dāng)ru》cu時，使4V導(dǎo)、3V關(guān)斷，ou=dU。當(dāng)ru《cu時，使4V關(guān)斷、3V導(dǎo)通，ou=0。b)在ru的負(fù)半周時，1V保持?jǐn)鄳B(tài)，2V保持通態(tài)。當(dāng)ru《cu時，使3V導(dǎo)通、4V關(guān)斷，ou=-dU。當(dāng)ru》cu時，使3V關(guān)斷、4V導(dǎo)通，ou=0。
1.1單極性PWM控制方式
如圖1.2.1所示，調(diào)制信號ru為正弦波，載波cu在ru的正半周為正極性的三角波，在ru的負(fù)半周為負(fù)極性的三角波。a)在ru的正半周時，1V保持通態(tài)，2V保持?jǐn)鄳B(tài)，當(dāng)ru》cu時，使4V導(dǎo)、3V關(guān)斷，ou=dU。當(dāng)ru《cu時，使4V關(guān)斷、3V導(dǎo)通，ou=0。b)在ru的負(fù)半周時，1V保持?jǐn)鄳B(tài)，2V保持通態(tài)。當(dāng)ru《cu時，使3V導(dǎo)通、4V關(guān)斷，ou=-dU。當(dāng)ru》cu時，使3V關(guān)斷、4V導(dǎo)通，ou=0。
1.2雙極性PWM控制方式
如圖1.2.2所示，在調(diào)制信號ru和載波信號cu的交點的時刻控制各個開關(guān)器件的通斷。
a)在ru的半個周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得的PWM波也有正有負(fù)，在ru的一個周期內(nèi)，輸出的PWM波只有±dU兩種電平。b)在ru的正負(fù)半周，對各個開關(guān)器件的控制規(guī)律相同。當(dāng)ru》cu時，1V和4V導(dǎo)通，2V和3V關(guān)斷，這時如果oi》0，則1V和4V導(dǎo)通，如果oi《0，則1VD和4VD導(dǎo)通，但不管那種情況都是ou=dU。當(dāng)ru《cu時，2V和3V導(dǎo)通，1V和4V關(guān)斷，這時如果oi《0，則2V和3導(dǎo)通，如果oi》0，則2VD和3VD導(dǎo)通，但是不管哪種情況都是ou=-dU。
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