下载文档原格式
PWM波的原理及应用1. 什么是PWM波PWM（脉冲宽度调制）是一种常用的模拟调制技术，利用可调节脉冲宽度的方波信号来表示模拟信号的一种方法。
PWM波的特点是具有固定的频率和可调节的占空比。
2. PWM波的原理PWM波的原理是通过调整脉冲信号的宽度来控制信号的平均值。
具体步骤如下：1.确定基准信号的周期：PWM波需要一个固定的周期，用来参考脉冲信号的频率。
2.设置脉冲信号的宽度：根据需要控制的设备或电路，确定脉冲的宽度。
3.生成PWM波信号：根据设定的周期和脉冲宽度，生成相应的PWM波信号。
3. PWM波的应用PWM波广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用场景：3.1 调速控制PWM波可以用于控制直流电机的转速。
通过调整PWM波的占空比，可以控制电机的平均功率输出，从而实现对电机转速的精确控制。
3.2 照明控制PWM波可以用于LED调光控制。
通过调整PWM波的占空比，可以控制LED 的亮度，实现灯光的调光效果。
3.3 功率控制PWM波可以用于电力系统的功率控制。
通过调整PWM波的占空比，可以控制功率的输出，实现对电力系统的精确控制。
3.4 音频处理PWM波可以用于音频系统的数字模拟转换。
将音频信号转换为PWM波，再经过滤波处理，可以得到高质量的模拟音频信号。
3.5 温度控制PWM波可以用于温度控制系统。
通过调整PWM波的占空比，可以控制加热元件的加热功率，从而实现对温度的精确控制。
4. PWM波的优点• 4.1 高效能：PWM波可以通过调整占空比来控制能量的传输，从而提高系统的能效。
• 4.2 精确控制：PWM波可以精确地控制设备的输出功率，实现高精度的调节。
• 4.3 简化电路：PWM波可以将模拟信号数字化处理，减少了电路的复杂性。
5. 总结PWM波是一种常用的模拟调制技术，通过调整脉冲信号的宽度来控制信号的平均值。
它广泛应用于各个领域，如调速控制、照明控制、功率控制、音频处理和温度控制等。
PWM波的原理与应用1. 什么是PWM波PWM（Pulse Width Modulation）波是一种脉冲宽度调制技术，通过调节脉冲的宽度来控制信号的平均功率。
PWM波通常由一个周期性的高电平和低电平组成，其中高电平的持续时间被称为脉冲宽度，用占空比来表示。
占空比是高电平时间与周期时间之比，通常以百分比的形式表达。
2. PWM波的原理PWM波的原理基于时间上的分解，通过快速开关电源，将电压变为高频的脉冲波形。
在每个周期内，改变脉冲的宽度来控制电流的大小。
当脉冲宽度较大时，平均电流较大；当脉冲宽度较小时，平均电流较小。
这种方式可以在保持电压不变的情况下，改变负载电流的平均值。
3. PWM波的应用3.1 电机控制PWM波广泛应用于电机控制领域。
通过改变PWM波的占空比，可以调节电机的转速和扭矩。
在调速电机中，通常使用PWM信号来驱动电机，通过改变脉冲宽度，控制电机的转速。
而在电动车、步进电机等控制中，PWM波被用来控制电机的转矩。
3.2 LED调光PWM波也常用于LED照明领域。
由于LED的亮度和电流的关系是非线性的，因此使用PWM波来调整亮度是一种常见的方法。
通过改变PWM的占空比，可以调整LED的亮度，实现灯光的调光效果。
由于PWM波的频率较高，人眼无法感知，因此可以实现无闪烁的调光。
3.3 无线通信PWM波也可以用于无线通信系统中。
在调制解调器中，常使用PWM波来调制信号，将模拟信号转换为数字信号进行传输。
在无线电频率调制中，PWM波也被广泛应用于射频信号的调制。
3.4 电力转换PWM波还被应用于电力转换器中。
由于PWM波可以控制电流的平均值，因此在直流-交流转换器、交流-直流转换器等电力转换器中，PWM技术可以有效地实现能量的高效转换和控制。
4. PWM波的优点•高效率：由于PWM波调整电流的平均值而不是电压，因此可以提高能量利用率。
•简单：PWM技术的实现相对简单，成本较低。
•精确控制：通过调整占空比，可以精确地控制电流、功率等参数。
998 0 1320010001581161161655350655350800180080008080111608010010 10脉宽调制(PWM)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。
模拟电路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。
数字控制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。
简而言之，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)。
浅析有源电力滤波器常用的电流控制方式摘要：电流跟踪控制方法不是用信号波对载波进行调制，而是把希望输出的电流或电压波形作为指令信号，把实际电流或电压波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率开关器件的通断．使实际的输出跟踪指令信号变化。
因此，这种控制方法称为跟踪控制法。
跟踪控制法中常用的有滞环比较方式和三角波比较方式。
本文先介绍滞环比较控制方式和三角波比较方式的基本原理，然后对其进行比较分析。
关键词：有源电力滤波器谐波电流检测电流控制中图分类号：f407.61 文献标识码：a 文章编号：1、滞环比较控制方式跟踪型pwm变流电路中，电流跟踪控制应用最多。
图1与图2给出了采用滞环比较方式的pwm电流跟踪控制单相半桥式逆变电路原理图及其输出电流波形。
图1 滞环比较控制方式原理图图2滞环比较输出电如图1所示，把指令电流和实际输出电流的偏差作为带有滞环特性的比较器的输入，通过其输出来控制功率器件和的通断。
设的正方向如图所示。
当为正时，导通，则增大；续流导通，则减小。
当为负时，导通，则的绝对值增大，续流导通时，则的绝对值减小。
上述规律可概括为：当（或）导通时增大，当（或）导通时，减小。
这样，通过环宽为的滞环比较器的控制，就在和的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流。
滞环环宽对跟踪性能有较大的影响。
环宽过大时，开关动作频率低，但跟踪误差增大；环宽过小时，跟踪误差减小，但开关的动作频率过高，甚至会超过开关器件的允许频率范围，开关损耗随之增大。
和负载串联的电抗器l可起到限制电流变化率的作用。
l过大时，的变化率过小，对指令电流的跟踪变慢；l过小时，的变化率过大，频繁地达到，开关动作频率过高。
以上仿真参数设置如下：，负载，；环宽，给定电流为幅值为10a 的正弦。
2．三角波比较控制方式载波调制的电流控制方式是电压型pwm逆变器中应用较多的一种电流控制方式，其中的载波主要包括三角波、锯齿波和梯形波等。
三角波比较电流控制方式是各种载波调制电流控制方式中使用最多的一种。
一文读懂PWM原理及其在电源中的应用熟悉单机片的同学就应该知道pwm,也就是脉冲宽度调制技术,它是通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来获得等效的波形。
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，因其操作简单，又灵活等优势成为电力电子技术最常见的控制方式。
一、PWM原理脉宽调制（PWM）控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。
也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率，如REF _Ref465597749 \h \* MERGEFORMAT图1所示为脉宽调制原理图。
图1 脉宽调制原理图例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。
如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。
根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的，如图2所示为正弦波PWM调制波形。
图2 正弦波PWM调制二、PWM在LED驱动电源中的作用PWM信号驱动是LED驱动电源中的一种。
许多LED应用都需要具备调光功能，比如LED背光或建筑照明调光。
通过调整LED的亮度和对比度可以实现调光功能。
简单地降低器件的电流也许能够对LED 发光进行调整，但是让LED在低于额定电流的情况下工作会造成许多不良后果，比如色差问题。
取代简单电流调整的方法是在LED驱动器中集成脉宽调制（PWM）控制器。
PWM的信号并不直接用于控制LED，而是控制一个开关，例如一个MOSFET，以向LED提供所需的电流。
PWM控制器通常在一个固定频率上工作并且对脉宽进行调整，以匹配所需的占空比，应用者的系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节LED的亮度。
什么是电流跟踪型PWM变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？
电流跟踪型PWM变流电路是一种通过跟踪负载电流来控制输出电流的电路。
它通常用于要求精确控制和调节负载电流的应用，如电动机驱动、电源适配器等。
采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器具有以下特点：
1.滞环比较方式：滞环比较方式是一种在电流跟踪型PWM
变流器中常用的控制方法。
该方式通过将参考电流与实际
负载电流进行比较，并应用滞回控制算法，调整PWM信
号的占空比，使输出电流跟踪参考电流。
2.高精度电流控制：滞环比较方式的电流跟踪型变流器具有
高精度的电流控制能力。
通过将滞环比较器设置为合适的
阈值，可以实现对输出电流的精确控制和调节。
该方式适
用于对负载电流要求较高的应用，能够实现精确的负载电
流跟踪和控制。
3.快速响应性能：采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器具
有快速的响应速度。
由于滞环比较器能够快速调整PWM
信号的占空比，以响应负载电流的变化，因此可以实时动
态调整输出电流，并具有较好的过载能力和动态响应性能。
4.抗负载波动能力强：滞环比较方式的电流跟踪型变流器通
过及时调整PWM信号的占空比来跟踪负载电流，具有较
强的抗负载波动能力。
即使在负载电流发生变化的情况下，
也能够迅速调整输出电流，使其保持稳定。
需要注意的是，滞环比较方式的电流跟踪型变流器可能存在一些不足之处，如可能引入更多谐波成分和较高的开关频率。
因此，在应用中需要综合考虑设计需求和性能要求，选择合适的控制策略和优化方法，以实现最佳的电流跟踪和控制效果。
PWM 变换器跟踪控制技术概述PWM 变换器跟踪控制技术概述摘要：介绍了PWM 变换器跟踪控制技术的原理和研究进展。
对三种基本的PWM 跟踪控制⽅法作了对⽐分析，并简单介绍了⼏种跟踪控制的新⽅法。
关键词：PWM 变换器；跟踪控制；跟踪误差；开关频率1 引⾔ 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，PWM ）变换技术作为电⼒电⼦技术的重要组成部分，已随着相关技术和产品的发展⼴泛应⽤到各种电⼒电⼦变换产品之中。
PWM ⽅法可分为开环调制和闭环跟踪控制两⼤类。
规则采样法和空间⽮量调制⽅法是最常⽤的开环调制⽅法。
PWM 跟踪控制就是把希望输出的电流或电压波形作为指令信号，把实际输出作为反馈信号，通过两者的瞬时值⽐较来决定逆变电路各功率开关器件的通断模式，使实际的输出动态跟踪指令信号变化。
PWM 跟踪控制属于⾮线性砰-砰控制的范畴，具有系统结构简单和响应速度快的显著优点。
由于PWM 跟踪控制⽅法属于闭环调制，因此其稳定性和输出控制精度受系统参数影响较⼩，具有很好的鲁棒性。
基本的跟踪控制⽅法包括滞环⽐较⽅法，定时⽐较⽅法和线性调节的三⾓载波⽐较⽅法。
滞环⽐较⽅法应⽤最为⼴泛，相关的学术研究也最多。
严格地说，线性调节的三⾓载波⽐较不属于跟踪控制，但是通常都把它归于跟踪控制。
本⽂⾸先概述了三种基本的跟踪控制⽅法的原理和优缺点，然后简单介绍了跟踪控制⽅法的最新研究进展。
2 ⼏种常⽤PWM 跟踪控制原理 跟踪控制法中常⽤的有滞环⽐较⽅式、定时⽐较⽅式和线性调节的三⾓载波⽐较⽅式。
跟踪控制的输出可以是电流，也可以是电压。
A 滞环⽐较⽅式 图1给出了采⽤滞环⽐较⽅式的PWM 电流跟踪控制单相桥式逆变电路原理⽰意图。
图2给出了其跟踪输出PWM 波形uo 和输出电流io 波形。
如图1所⽰，把指令电流ir 和实际电流if 的偏差e=ir-if 作为带有滞环特性的⽐较器的输⼊，通过其输出来控制功率器件V1、V2、V3和V4的通断。
PWM整流器模型预测电流控制和LCL滤波技术研究随着电力系统的发展和需求的增加，对电能质量的要求也日益提高。
而电力电子设备在电力系统中的应用越来越广泛，因此研究电力电子器件的控制和滤波技术变得尤为重要。
PWM整流器是一种常见的电力电子器件，用于将交流电转换为直流电。
然而，由于电力电子器件的非线性特性，导致整流器输出电流含有较高的谐波成分，这可能对电力系统造成不利影响。
因此，控制整流器输出电流的谐波含量成为研究的重点之一。
预测电流控制技术是一种有效的方法，可以减少整流器输出电流的谐波含量。
该技术基于电流预测模型，通过对输入电压和输出电流进行采样和计算，来预测下一个采样周期内的输出电流。
根据预测的电流值，可以调整PWM信号的占空比，从而实现对输出电流的控制。
通过使用预测电流控制技术，可以减小整流器输出电流的谐波含量，提高电能质量。
另一个关键的技术是LCL滤波器的应用。
LCL滤波器是一种常用的滤波器结构，用于减小整流器输出电流的谐波含量。
LCL 滤波器由电感、电容和电感组成，通过调整电感和电容的参数，可以选择性地滤除特定频率范围内的谐波成分。
与传统的LC滤波器相比，LCL滤波器具有更好的谐波抑制性能和更小的体积。
本研究通过建立PWM整流器的数学模型，采用预测电流控制技术和LCL滤波器相结合的方法，对整流器输出电流的谐波含量进行控制。
通过仿真和实验验证，证明了该方法的有效性和可行性。
研究结果表明，采用预测电流控制技术和LCL滤波器可以显著降低整流器输出电流的谐波含量，提高电能质量。
综上所述，PWM整流器模型预测电流控制和LCL滤波技术是改善电力电子器件输出电流质量的重要方法。
该技术结合了预测电流控制技术和LCL滤波器的优势，可以有效减小整流器输出电流的谐波含量，提高电能质量。
在未来的研究中，还可以进一步探索和优化该技术，以满足不同电力系统对电能质量的需求。
第十五讲 PWM 控制技术（二）14.3PWM 跟踪控制技术PWM 波形生成的第三种方法——跟踪控制方法把希望输出的波形作为指令信号，把实际波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各开关器件的通断，使实际的输出跟踪指令信号变化常用的有滞环比较方式和三角波比较方式 14.3.1滞环比较方式 电流跟踪控制应用最多 基本原理把指令电流i*和实际输出电流i 的偏差i*-i 作为滞环比较器的输入 通过比较器的输出控制器件V1和V2的通断 V1（或VD1）通时，i 增大 V2（或VD2）通时，i 减小通过环宽为2DI 的滞环比较器的控制，i 就在i*+DI 和i*-DI 的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流i*参数的影响滞环环宽对跟踪性能的影响：环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大；环宽过窄时，跟踪误差小，但开关频率过高，开关损耗增大电抗器L 的作用：L 大时，i 的变化率小，跟踪慢 L 小时，i 的变化率大，开关频率过高图6-22滞环比较方式电流跟踪控制举例图6-23滞环比较方式的指令电流和输出电流 三相的情况图6-22图6-23图6-24三相电流跟踪型PWM 逆变电路图6-2三相电流跟踪型PWM 逆变电路输出波形 采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM 变流电路有如下特点 （1）硬件电路简单（2）实时控制，电流响应快（3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波（4）和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电 流中高次谐波含量多（5）闭环控制，是各种跟踪型PWM 变流电路的共同特点采用滞环比较方式实现电压跟踪控制把指令电压u*和输出电压u 进行比较，滤除偏差信号中的谐波，滤波器的输出送入滞环比较器，由比较器输出控制开关器件的通断，从而实现电压跟踪控制图6-26电压跟踪控制电路举例和电流跟踪控制电路相比，只是把指令和反馈信号从电流变为电压 输出电压PWM 波形中含大量高次谐波，必须用适当的滤波器滤除 u*=0时，输出电压u 为频率较高的矩形波，相当于一个自励振荡电路u*为直流信号时，u 产生直流偏移，变为正负脉冲宽度不等，正宽负窄或正窄负宽的矩形波图6-24图6-25u uu*为交流信号时，只要其频率远低于上述自励振荡频率，从u中滤除由器件通断产生的高次谐波后，所得的波形就几乎和u*相同，从而实现电压跟踪控制14.3.2三角波比较方式基本原理不是把指令信号和三角波直接进行比较，而是通过闭环来进行控制把指令电流i*U、i*V和i*W和实际输出电流iU、iV、iW进行比较，求出偏差，通过放大器A放大后，再去和三角波进行比较，产生PWM波形放大器A通常具有比例积分特性或比例特性，其系数直接影响电流跟踪特性特点开关频率固定，等于载波频率，高频滤波器设计方便为改善输出电压波形，三角波载波常用三相三角波载波和滞环比较控制方式相比，这种控制方式输出电流所含的谐波少图6-27三角波比较方式电流跟踪型逆变电路定时比较方式不用滞环比较器，而是设置一个固定的时钟以固定采样周期对指令信号和被控制变量进行采样，根据偏差的极性来控制开关器件通断在时钟信号到来的时刻，如i<i*，V1通，V2断，使i增大如i>i*，V1断，V2通，使i减小每个采样时刻的控制作用都使实际电流与指令电流的误差减小采用定时比较方式时，器件的最高开关频率为时钟频率的1/2和滞环比较方式相比，电流控制误差没有一定的环宽，控制的精度低一些 14.4PWM 整流电路及其控制方法实用的整流电路几乎都是晶闸管整流或二极管整流晶闸管相控整流电路：输入电流滞后于电压，且其中谐波分量大，因此功率因数很低 二极管整流电路：虽位移因数接近1，但输入电流中谐波分量很大，所以功率因数也很低把逆变电路中的SPWM 控制技术用于整流电路，就形成了PWM 整流电路控制PWM 整流电路，使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1，也称单位功率因数变流器，或高功率因数整流器14.4.1PWM 整流电路的工作原理PWM 整流电路也可分为电压型和电流型两大类，目前电压型的较多 1．单相PWM 整流电路图6-28a 和b 分别为单相半桥和全桥PWM 整流电路半桥电路直流侧电容必须由两个电容串联，其中点和交流电源连接 全桥电路直流侧电容只要一个就可以交流侧电感Ls 包括外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必须的图6-28单相PWM 整流电路a)单相半桥电路b)单相全桥电路 单相全桥PWM 整流电路的工作原理正弦信号波和三角波相比较的方法对图6-28b 中的V1~V4进行SPWM 控制，就可以在桥的交流输入端AB 产生一个SPWM 波uABa )b )图6-28duAB中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有低次谐波由于Ls的滤波作用，谐波电压只使is产生很小的脉动当正弦信号波频率和电源频率相同时，is也为与电源频率相同的正弦波us一定时，is幅值和相位仅由uAB中基波uABf的幅值及其与us的相位差决定改变uABf的幅值和相位，可使is和us同相或反相，is比us超前90°，或使is与us相位差为所需角度相量图（图6-29）a：滞后相角d，和同相，整流状态，功率因数为1。
