pwm 是现代重要技术之一,在各种电子设备中,均存在 pwm 的身影。为增进大家对 pwm 的认识,本文将对 pwm 控制技术予以阐述。

 


一、pwm 简介

PWM,即脉冲宽度调制,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。

 

二、pwm 控制技术

PWM(Pulse Width ModulaTIon)控制技术就是对脉冲的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,来等效的获得所需要的波形(含形状和幅值)。面积等效原理是 PWM 技术的重要基础理论。一种典型的 PWM 控制波形 SPWM: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 波。

 

脉宽调制(PWM,Pulse Width ModulaTIon)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 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。

 


(一)pwm 控制技术特点

开关电源一般都采用脉冲宽度调制(PWM)技术,其特点是频率高、效率高、功率密度高、可靠性高。然而,由于其开关器件工作在高频通断状态,高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰(EMD)源,它产生的 EMI 信号有很宽的频率范围,又有一定的幅度。若把这种电源直接用于数字设备,则设备产生的 EMI 信号会变得更加强烈和复杂。

 

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,在进行数模转换。可将噪声影响降到最低。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。

 

(二)pwm 控制技术优点

由于 PWM 可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点。由此在交流传动及至其它能量变换系统中得到广泛应用。PWM 控制技术大致可以分为三类:

 

1、正弦 PWM(包括电压、电流或磁通的正弦为目标的各种 PWM 方案,多重 PWM 也应归于此类)。正弦 PWM 已为人们所熟知。旨在改善输出电压、电流波形、降低电源系统谐波的多重 PWM 技术在大功率变频器中有其独特的优势。

 

2、优化 PWM 优化 PWM 所追求的是实现电流谐波畸变率(THD)最小、电压利用率最高、效率最优,及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。

 

3、随机 PWM。

 


(三)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。