第三章_脉宽调制控制技术
- 格式:ppt
- 大小:583.00 KB
- 文档页数:27
脉宽调制进行调压的原理脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)是一种常见的调压技术,通过改变信号的脉冲宽度来实现对电压的调节。
它广泛应用于各种电子设备和电路中,如电源管理、驱动控制和通信系统等。
脉宽调制的原理是通过改变脉冲信号的高电平时间和低电平时间的比例来实现对电压的调节。
一般情况下,脉冲信号的周期是固定的,而脉冲宽度则可以根据需要进行调节。
当脉冲宽度较窄时,相当于输入的电压较低;而当脉冲宽度较宽时,相当于输入的电压较高。
具体实现脉宽调制的方法有很多种,其中一种常见的方法是使用比较器和计数器。
比较器用于比较一个可变的调节电压与一个固定的参考电压,根据比较结果产生一个脉冲信号。
计数器用于控制脉冲信号的周期,即脉冲的重复频率。
通过改变计数器的计数值,可以改变脉冲信号的周期,从而实现对电压的调节。
在脉宽调制中,调节电压通常由一个反馈电路提供。
反馈电路会根据输出电压与设定值之间的差异产生一个误差信号,并将该信号送入比较器进行比较。
比较器根据误差信号的大小来控制脉冲信号的脉宽。
当误差信号较大时,比较器会产生一个较宽的脉冲,从而使输入电压增加;当误差信号较小时,比较器会产生一个较窄的脉冲,从而使输入电压减小。
通过不断调节脉冲信号的脉宽,可以使输出电压逐渐趋向于设定值,从而实现对电压的调压。
脉宽调制具有精度高、响应速度快等优点,适用于对电压要求较高的应用场景。
例如,电源管理中的开关电源常使用脉宽调制技术进行电压调节,可以提供稳定的输出电压。
同时,脉宽调制还可以用于驱动控制,如直流电机的速度控制。
此外,脉宽调制还可以应用于通信系统中的数据传输,如红外遥控器和无线通信设备等。
尽管脉宽调制具有很多优点,但也存在一些局限性。
首先,脉宽调制对于载频信号的抗干扰能力较差,容易受到噪声和干扰的影响。
其次,脉宽调制会引入一定的谐波失真,可能会对电路的性能产生一定的影响。
此外,由于脉宽调制需要频繁地进行开关操作,因此会产生一定的开关损耗和功耗。
直流伺服电动机是一种广泛应用于工业控制系统中的电动机,其主要特点是控制精度高、速度范围广、响应速度快等。
而脉宽调制(PWM)技术是一种常用的电力控制技术,通过调整脉冲宽度来控制输出电压,被广泛应用于直流伺服电动机的速度和位置控制中。
本文将介绍直流伺服电动机脉宽调制的工作原理,包括脉宽调制原理、直流伺服电动机的工作原理、脉宽调制在直流伺服电动机中的应用等内容。
一、脉宽调制原理脉宽调制技术是一种通过调制脉冲信号的宽度来控制输出电压或电流的技术。
其基本原理是将输入信号与一个高频的载波信号进行调制,通过改变调制信号的脉冲宽度,来实现对输出信号的控制。
脉宽调制技术可以实现对输出信号的精确控制,并且具有简单、成本低廉、效率高等优点,因此被广泛应用于各种电力控制领域。
二、直流伺服电动机的工作原理直流伺服电动机是一种能够精确控制角度、速度和位置的电动机,其主要由电动机、编码器和控制器组成。
控制器通过不断地监测编码器反馈的位置信息,计算电机与期望位置之间的误差,并输出控制信号来调节电机的速度和位置,从而实现对电机的精确控制。
三、脉宽调制在直流伺服电动机中的应用脉宽调制技术被广泛应用于直流伺服电动机的速度和位置控制中,其工作原理如下:控制器根据输入的期望速度或位置信号,计算出电机的转速或角度误差,然后将误差信号传递给脉宽调制模块。
脉宽调制模块通过调整输出脉冲信号的宽度和周期,控制电机的转速和位置,从而实现对电机的精确控制。
四、脉宽调制在直流伺服电动机中的优势脉宽调制技术在直流伺服电动机中具有以下优势:1. 精确控制:脉宽调制技术可以实现对电机的精确控制,包括速度、角度和位置的精确控制。
2. 响应速度快:脉宽调制技术可以实现对电机的快速响应,提高了系统的动态性能。
3. 节能减排:脉宽调制技术可以实现能效优化,降低了能耗,减少了环境污染。
4. 成本低廉:脉宽调制技术成本低廉,便于大规模应用。
五、总结脉宽调制技术在直流伺服电动机中的应用,实现了对电机的精确控制和高效能运行。
脉冲宽度调制(PWM)技术在电力电子变流器控制系统中,对于控制电路的要求往往是除能够控制负载的加电与断电外,还应该能够控制加载到负载上的电压高低及功率大小。
在大功率电力电子电路中,控制加载至负载上电压及功率的实用方法就是脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)。
1. 面积等效原理在控制理论中,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。
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,则其低频段的特性非常相近,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非常小。
由此进一步证明了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,在电路中可以利用低端电源开关或高端电源开关,以一定频率的导通和截止连续切换,使电源电压U i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: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,可以通过改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节负载平均电压及功率的方法称为脉冲宽度调制,也称为斩波控制。
采用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。
pwm脉宽调制原理
PWM脉宽调制原理
PWM,即脉宽调制(Pulse Width Modulation),是一种通过控制信号的脉冲宽度来实现模拟信号的技术。
在电子领域中,PWM技术被广泛应用于控制系统、变频调速、电源供应等方面。
PWM脉宽调制原理基本上可以概括为通过改变信号的占空比来控制输出信号的电压或功率。
在PWM脉宽调制中,信号的周期是固定的,而脉冲的宽度则根据控制信号的变化而改变。
通过控制脉冲的宽度,可以实现对输出信号的精确控制。
通常情况下,信号的占空比被定义为脉冲的宽度与周期的比值,通常以百分比表示。
PWM脉宽调制技术的原理可以简单地解释为:当信号的占空比增大时,输出信号的电压或功率也会随之增大;反之,当信号的占空比减小时,输出信号的电压或功率也会相应减小。
因此,通过改变信号的占空比,可以实现对输出信号的精确控制。
在实际应用中,PWM脉宽调制技术被广泛应用于电子设备中,如直流电机的调速控制、逆变器的控制、电源供应的调节等。
通过PWM 技术,可以实现对电子设备的精确控制,提高系统的稳定性和效率。
除了在电子设备中的应用外,PWM脉宽调制技术还被广泛应用于照明领域。
通过调节LED灯的PWM信号,可以实现对灯光的亮度和
颜色的精确控制,实现节能和环保的效果。
总的来说,PWM脉宽调制技术是一种非常有效的控制技术,可以广泛应用于电子设备、照明领域等各个领域。
通过控制信号的脉冲宽度,可以实现对输出信号的精确控制,提高系统的稳定性和效率。
PWM技术的不断发展和应用将为电子领域带来更多的创新和发展。
pwm舵机控制第一章:引言随着自动化技术的不断发展,舵机成为机器人、无人机、智能家居等领域中重要的执行器之一。
舵机控制的准确性和稳定性对于这些应用来说至关重要。
PWM(脉宽调制)技术已被广泛应用于舵机控制中,它通过控制舵机电源的脉冲宽度来实现舵机的位置控制。
本论文将重点研究PWM舵机控制方法,并进行相关性能分析和实验验证。
第二章:PWM舵机控制原理2.1 PWM技术概述脉宽调制技术是一种通过改变控制信号的脉冲宽度来控制设备的平均功率输出的方法。
在舵机控制中,PWM技术被用于控制电源脉冲信号的宽度,进而控制舵机的角度或位置。
通常,PWM信号的高电平代表一个角度,而低电平则代表另一个角度。
2.2 PWM舵机控制原理PWM舵机控制分为两个阶段:位置检测和角度控制。
在位置检测阶段,舵机读取输入信号的脉宽,通过内部电路将其转化为相应的角度。
而在角度控制阶段,PWM信号控制舵机的转动。
具体来说,当PWM信号的脉冲宽度大于一个阈值时,舵机向一个方向转动;当脉冲宽度小于该阈值时,舵机向另一个方向转动。
第三章:PWM舵机控制方法3.1 基于PID控制算法的PWM舵机控制PID控制算法是一种常用的控制算法,可以根据目标值与实际值的误差来调整控制信号,进而实现对舵机位置的控制。
在PWM舵机控制中,可以使用PID控制算法来计算控制信号的脉冲宽度,使舵机保持在目标角度附近。
3.2 基于反馈机制的PWM舵机控制在PWM舵机控制中,可以通过添加反馈机制来提高舵机的姿态控制精度。
反馈机制可以通过使用角度传感器或加速度传感器等设备来获取舵机的实际位置信息,并将其与目标位置进行比较。
通过不断调整控制信号的脉冲宽度,可以使舵机快速准确地达到目标姿态。
第四章:实验与结果分析本章将进行一系列实验来验证PWM舵机控制方法的性能。
实验中将计算不同PWM信号脉冲宽度对舵机位置和角度的影响,并进行比较分析。
通过实验结果的对比和分析,可以评估不同的舵机控制方法的优缺点,为实际应用提供指导。
一、PWM技术原理由于全控型电力半导体器件的出现,不仅使得逆变电路的结构大为简化,而且在控制策略上与晶闸管类的半控型器件相比,也有着根本的不同,由原来的相位控制技术改变为脉冲宽度控制技术,简称PwM技术。
PwM技术可以极其有效地进行谐波抑制,在频率、效率各方面有着明显的优点使逆变电路的技术性能与可靠性得到了明显的提高。
采用PwM方式构成的逆变器,其输人为固定不变的直流电压,可以通过PwM技术在同一逆变器中既实现调压又实现调频。
由于这种逆变器只有一个可控的功率级,简化了主回路和控制回路的结构,因而体积小、质量轻、可靠性高。
又因为集凋压、调频于一身,所以调节速度快、系统的动态响应好。
此外,采用PwM技术不仅能提供较好的逆变器输出电压和电流波形,而且提高了逆变器对交流电网的功率因数。
把每半个周期内,输出电压的波形分割成若干个脉冲,每个脉冲的宽度为每两个脉冲间的间隔宽度为t2,则脉冲的占空比γ为此时,电压的平均值和占空比成正比,所以在调节频率时,不改变直流电压的幅值,而是改变输出电压脉冲的占空比,也同样可以实现变频也变压的效果。
二、正弦波脉宽调制(sPwM)1.sPwM的概念工程实际中应用最多的是正弦PwM法(简称sPwM),它是在每半个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波,每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应每一等份的正弦波形下的面积可用一个与该面积相等的矩形来代替,于是正弦波形所包围的面积可用这N个等幅(Vd)不等宽的矩形脉冲面积之和来等效。
各矩形脉冲的宽度自可由理论计算得出,但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定脉宽:因为等腰三角形波的宽度自上向下是线性变化的,所以当它与某一光滑曲线相交时,可得到一组幅值不变而宽。
度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。
若使脉冲宽度与正弦函数值成比例,则也可生成sPwM波形。
在工程应用中感兴趣的是基波,假定矩形脉冲的幅值Vd恒定,半周期内的脉冲数N也不变,通过理论分析可知,其基波的幅值V1m脉宽δi有线性关系在进行脉宽调制时,使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。
脉宽调制(PWM)控制技术变频器作者:王文惠孙国平干传东来源:《决策与信息·下旬刊》2013年第08期摘要能源是目前世界紧缺性问题,电力紧缺是目前我国一大现实问题。
使用变频器后,可节电49% 。
延长设备的使用寿命,可使电动机软起动、软停止,避免对机械的冲击,所以延长设备的使用寿命。
降低噪音,按负载的大小调节转速,可以降低机械和风机等的噪声。
关键词脉宽调制(PWM)控制技术变频器中图分类号:TM33 文献标识码:A为提高环境的舒适性,在电梯、电动车上采用变频器调速,可以改善加速与减速的平滑性,从而可提高乘坐的舒适感。
实现自动化,使设备小型化,近几年来,通用变频器在国民经济各部门得到了迅速的推广应用。
一、电器传动国内外发展概况电器传动是指以各类电动机为动力的传动装置与系统。
因电动机种类的不同,有直流电动机传动、交流电动机传动、步进电动机传动、伺服电动机传动、等等。
众所周知,直流电动机尽管比交流电动机结构复杂、成本高维修保养费用较贵,但其调速性能很好,所以,在调速传动领域中一直占主导地位。
然而,由于电力电子技术的迅速,发展,使电器传动发生了重大变革,即交流调速传动迅猛发展,电器传动交流化的新时代已经到来。
交流电动机与直流电动机相比,有结够简单、牢固、成本低廉等许多点,缺点是调速困难、现在,借助电力电子技术以解决了交流电动机调速问题,交流电动机调速传动已占主导地位。
据日本早年统计,1975年交流电动机调速与直流电动机调速之比是1 :3,而到了1985年成了3 :1。
近10多年来发展更快。
20世纪末,在工业发达国家,交流调速已占主导地位。
纵观交流电动机调速传动发展的过程,大致是沿着三个方向发展的:一个是取代直流调速实现少维修、省力化为目标的高性能交流调速;另一个是以节能为目的的,改恒速为调速,用于交流电气传动中的变频器实际上是变压(Variable Voltage,简称 VV)变频(Variable Frequency 简称VF)器,即VVVF.正弦波PWM法(SPWM)是为了克服等脉宽PWM法的缺点而发展来的.它从电动机供电电源的角度出发,着眼于如何产生一个可调频调压的三相对称正弦波电源。