PWM基本原理介紹

2021-02-13 電子工程師之家

PWM(PulseWidthModulation)控制——脈衝寬度調製技術,通過對一系列脈衝的寬度進行調製,來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)。

PWM控制技術在逆變電路中應用最廣,應用的逆變電路絕大部分是PWM型,PWM控制技術正是有賴於在逆變電路中的應用,才確定了它在電力電子技術中的重要地位。

1PWM控制的基本原理

理論基礎:

衝量相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時,其效果基本相同。衝量指窄脈衝的面積。效果基本相同,是指環節的輸出響應波形基本相同。低頻段非常接近,僅在高頻段略有差異。

圖1形狀不同而衝量相同的各種窄脈衝

面積等效原理:

分別將如圖1所示的電壓窄脈衝加在一階慣性環節(R-L電路)上,如圖2a所示。其輸出電流i(t)對不同窄脈衝時的響應波形如圖2b所示。從波形可以看出,在i(t)的上升段,i(t)的形狀也略有不同,但其下降段則幾乎完全相同。脈衝越窄,各i(t)響應波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈衝,則響應i(t)也是周期性的。用傅立葉級數分解後將可看出,各i(t)在低頻段的特性將非常接近,僅在高頻段有所不同。


圖2衝量相同的各種窄脈衝的響應波形

用一系列等幅不等寬的脈衝來代替一個正弦半波,正弦半波N等分,看成N個相連的脈衝序列,寬度相等,但幅值不等;用矩形脈衝代替,等幅,不等寬,中點重合,面積(衝量)相等,寬度按正弦規律變化。

SPWM波形——脈衝寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形。

圖3用PWM波代替正弦半波

要改變等效輸出正弦波幅值,按同一比例改變各脈衝寬度即可。

PWM電流波:電流型逆變電路進行PWM控制,得到的就是PWM電流波。

PWM波形可等效的各種波形:

直流斬波電路:等效直流波形

SPWM波:等效正弦波形,還可以等效成其他所需波形,如等效所需非正弦交流波形等,其基本原理和SPWM控制相同,也基於等效面積原理。

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