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pwm调速系统工作原理PWM调速系统工作原理一、引言PWM调速系统是一种常见的电子调速方式，广泛应用于各种电机驱动系统中。
本文将详细介绍PWM调速系统的工作原理，并逐步解释其工作过程。
二、PWM调速系统的基本原理PWM全称为脉宽调制（Pulse Width Modulation），是一种通过改变电源输入信号的脉冲宽度来实现调速的方法。
它利用开启和关闭开关设备的不同时间比例，来达到通过控制平均输出电压的目的。
三、PWM调速系统的组成部分PWM调速系统主要由以下几个组成部分构成：1. 控制信号产生器：用于产生调速的控制信号。
常见的控制信号可以是脉冲信号或直流电压信号。
2. 比较器：将控制信号与参考信号进行比较，并输出PWM信号。
3. 开关驱动器：根据PWM信号的变化，控制开关管件的开启和关闭，实现电源输入信号的调制。
4. 输出滤波电路：用于对调制后的电源输入信号进行滤波，以得到平均输出电压。
四、PWM调速系统的工作过程下面将逐步解释PWM调速系统的工作过程：1. 控制信号产生器产生调速的控制信号。
2. 控制信号与参考信号经过比较器进行比较。
3. 比较器输出PWM信号。
4. 开关驱动器根据PWM信号的变化，控制开关管件的开启和关闭。
4.1 当PWM信号为高电平时，开关管件关闭，电源输入信号通路断开。
4.2 当PWM信号为低电平时，开关管件开启，电源输入信号通路连接。
5. 开关管件的开启和关闭导致电源输入信号的周期性变化，同时也导致输出电压的周期性变化。
6. 输出滤波电路对周期性变化的输出电压进行滤波，以得到平均输出电压。
五、PWM调速系统的优势PWM调速系统具有以下几个优势：1. 调速范围广：通过改变PWM信号的脉冲宽度，可以实现广泛的调速范围。
2. 控制精度高：PWM调速系统可以根据需要调整脉冲宽度，从而精确控制输出电压。
3. 效率高：PWM调速系统采用开关管件进行调制，具有能量损耗小、效率高的特点。
pwm温度控制的基本原理1. PWM概述1.1 什么是PWM？嘿，大家好！今天我们聊聊PWM温度控制的事儿，听起来有点高大上，但其实没那么复杂。
PWM，全称是脉宽调制，别看名字长，其实它就是通过调整电信号的宽度来控制电压和功率的一种方法。
简单来说，就是“开”和“关”的游戏，玩得漂亮了，温度就能听话。
就像是你在调节空调的温度，一会儿开，一会儿关，最后达到你想要的那种舒适度。
1.2 PWM的工作原理想象一下，你在放烟花，控制烟花的时间和间隔。
PWM就是用这种“点火”的方式，让电器设备根据需要“开火”或者“暂停”。
它通过调节“开”的时间占比（这就是脉宽），从而让设备工作得更加高效。
例如，开得久一点，温度升得快；开得短一点，温度自然就低了。
真是个聪明的家伙，对吧？2. PWM在温度控制中的应用2.1 如何运用PWM控制温度？在温度控制中，PWM常常和加热器结合使用。
想象一下，你家里的电热水器，假如水温太高了，它会不会突然“熄火”？没错，PWM就是让它通过开关控制水温。
它会不断测量水温，并根据设定的目标温度调整“开火”的频率。
这样，水温就像是被贴上了温度标签，绝不会让你被烫到，也不会变成冰水，让你享受洗澡的乐趣。
2.2 为什么选择PWM？你可能会问，为什么不直接用传统的开关控制呢？这就像你不想吃太甜的东西，结果一口气全吃掉了，没办法调控。
而PWM就像是你能慢慢品尝每一口，细水长流，温度波动小，能耗也低，简直就是节能环保的小能手！而且，由于它能够精确控制，设备的使用寿命也能相应延长，真是一举多得啊。
3. PWM的优势与挑战3.1 PWM的优势说到PWM的优点，那真是数不胜数。
首先，它能让温度控制得更加平稳，避免了那些突然的“温差突袭”，让我们的生活变得更加舒适。
其次，PWM的能效高，减少了能量浪费，简直就像是让你的电费账单少了几分，不开心吗？最后，由于其操作简单，很多设备都可以轻松集成，真的很方便。
3.2 PWM的挑战不过，世上没有绝对完美的东西，PWM也有它的小挑战。
PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种用来控制电子设备的技术，它通过调节信号的脉冲宽度来控制电压的比例。
PWM控制具有灵活性和高效性，被广泛应用于各种领域，如电机控制、电子变换器和通信系统等。
PWM控制的基本原理是通过改变信号的脉冲宽度来控制电平的高低。
信号的脉冲由高电平和低电平组成，高电平表示信号“开启”的状态，低电平表示信号“关闭”的状态。
通过改变高电平和低电平的时间比例，可以改变信号的平均电平，从而实现对电压等的控制。
PWM控制采用的是脉冲调制技术，即将需要控制的电压或电流信号转换成一系列的脉冲信号。
这些脉冲信号的频率是固定的，通常为几千赫兹或几十千赫兹。
脉冲的宽度决定了信号的“开启”时间，也就是所谓的占空比。
占空比定义为信号高电平的时间与周期的比值，用百分比表示。
1.确定目标：确定所需控制的电压或电流的范围和精度。
2.设计周期：根据目标确定信号的周期。
周期由脉冲的高电平和低电平时间加和得到。
3.设计占空比：确定占空比的范围和精度。
占空比决定了信号的平均电平。
4.产生PWM信号：使用控制器或专门的PWM发生器产生PWM信号。
PWM信号的高电平和低电平时间按照占空比确定。
5.过滤输出：PWM信号经过滤波器或滤波电路得到所需控制的电压或电流信号。
滤波器的目的是消除高频脉冲的干扰，得到平滑的输出信号。
6.控制输出：将滤波后的信号连接到被控制的设备或电路。
通过改变PWM信号的占空比，可以控制输出信号的电压或电流。
总之，PWM控制通过改变信号的脉冲宽度来控制电平的高低，从而实现电压或电流的精确调节。
它具有广泛的应用前景，并在许多领域中得到了应用，如电机控制、电力变换器和无线通信系统等。
四种pwm控制技术的原理
PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种常用的数字控制技术，用于实现模拟信号的精确控制。
它通过改变信号的脉冲宽度来控制信号的平均电压或电流。
下面是四种常见的PWM控制技术及其原理：
1. 占空比控制：占空比是PWM信号高电平与周期之比。
通过改变占空比可以控制输出信号的平均电压或电流。
占空比越大，输出信号的平均电压或电流越大；占空比越小，输出信号的平均电压或电流越小。
这种方法简单易行，适用于许多应用场合。
2. 脉冲数改变：这种方法通过改变PWM信号每个周期中的脉冲数来控制输出信号的平均电压或电流。
脉冲数越多，输出信号的平均电压或电流越大；脉冲数越少，输出信号的平均电压或电流越小。
脉冲数改变时，周期保持不变。
这种方法常用于需要精确控制输出信号的平均电压或电流的应用。
3. 频率调制：这种方法通过改变PWM信号的频率来控制输出信号的平均电压或电流。
频率越高，输出信号的平均电压或电流越大；频率越低，输出信号的平均电压或电流越小。
输出的平均功率受频率的影响最小，可以实现高效的能量转换。
频率调制一般使用较高的固定占空比。
4. 相位移控制：这种方法通过改变PWM信号相位来控制输出信号的平均电压或电流。
相位移正比于输出信号的平均电压或电流。
相位移控制可以实现交流电源的电压或电流控制，广泛应用于电网有功功率控制和无功功率控制。
这四种PWM控制技术可以根据具体应用的需要选择合适的方式，以实现对输出信号的精确控制。
pwm基本原理一、引言PWM（Pulse Width Modulation）是一种通过调整脉冲信号的宽度来控制电路的一种技术。
在电子领域中，PWM广泛应用于数字调光、电机调速、音频处理等领域。
本文将从基本原理、应用场景和实现方法三个方面对PWM进行深入探讨。
二、基本原理PWM的基本原理是通过改变脉冲信号的占空比来实现电路的控制。
占空比（Duty Cycle）是指高电平信号在一个周期内所占的时间比例。
通过改变占空比，可以调整电路的输出功率或者亮度。
三、应用场景PWM广泛应用于各种电子设备中，下面将介绍几个常见的应用场景。
3.1 数字调光PWM在LED照明领域中得到广泛应用。
通过改变LED的亮度，可以实现不同场景下的照明要求。
PWM调光具有调节范围广、响应快的特点，能够实现平滑的亮度调节效果。
3.2 电机调速控制PWM在电机调速控制中也非常重要。
通过改变电机的供电脉冲宽度，可以控制电机的转速。
通过调整脉冲信号的占空比，可以实现电机的高精度控制。
3.3 音频处理PWM在音频领域中也有广泛应用。
通过调整脉冲信号的占空比，可以实现音频信号的调制。
PWM音频处理具有高保真度、低失真的优点，被广泛应用于音响设备中。
四、实现方法PWM的实现方法多种多样，下面将介绍几种常见的实现方法。
4.1 555定时器555定时器是一种常用的PWM生成器。
通过改变定时器的电阻和电容值，可以调整脉冲信号的周期和占空比。
555定时器具有结构简单、稳定可靠的特点，被广泛应用于PWM电路的设计中。
4.2 AVR单片机AVR单片机是一种常见的PWM控制器。
通过配置单片机的定时器/计数器模块，可以实现PWM信号的生成。
AVR单片机具有灵活性高、控制精度好的特点，适用于各种复杂的PWM控制场景。
4.3 离散逻辑门电路除了定时器和单片机，还可以使用离散逻辑门电路实现PWM功能。
通过组合门电路的输入，可以实现不同占空比的脉冲信号。
离散逻辑门电路具有成本低、可扩展性强的特点，适用于一些简单的PWM控制需求。
pwm控制基本原理
PWM(Pulse Width Modulation)控制是一种调节电子设备输出信号的方法，它通过改变信号的占空比来实现对输出电压或电流的精确控制。
PWM控制的基本原理如下：
1. 原理简介：PWM控制通过将一个周期性的信号分为一段段等宽的脉冲，并控制每个脉冲的宽度，从而实现对平均输出电量的调节。
通常，输出电压或电流的平均值与脉冲宽度的比例成正比。
2. 脉冲信号：PWM控制使用高电平和低电平之间切换的脉冲信号。
高电平表示“on”，低电平表示“off”。
脉冲的宽度决定了“on”状态的时长，而周期决定了脉冲信号的频率。
3. 调节脉冲宽度：为了实现电压或电流的精确控制，需要改变脉冲的宽度。
当脉冲宽度增加时，“on”状态的时间增加，输出电压或电流的平均值也随之增加；反之，脉冲宽度减小则“on”状态的时间减少，输出电压或电流的平均值也减小。
4. 控制方式：PWM控制可以通过多种方式实现，例如使用微控制器、专用的PWM控制芯片或可编程逻辑控制器。
通过调节控制器的参数或输入信号，可以改变脉冲的宽度，进而实现对输出信号的精确控制。
5. 优点和应用：PWM控制具有调节灵活、效率高和精度高的优点。
它广泛应用于电机控制、LED调光、音频放大器等领域，是现代电子设备中常见的一种控制方法。
总之，PWM控制通过改变信号脉冲的宽度来实现对输出电量的调节，它是一种高效、精准的控制方法，在众多电子设备中得到广泛应用。
PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）直流调速是一种常用的电调速方法，通过调整电源电压的占空比来控制直流电机的转速。
其基本原理如下：
脉宽调制：PWM调速通过调整电源电压的占空比来控制电机的平均电压。
占空比是指高电平脉冲信号的持续时间与一个完整周期的时间比例。
当占空比较高时，电机接收到较高的平均电压，转速相应增加；当占空比较低时，电机接收到较低的平均电压，转速相应减小。
控制电路：PWM调速系统通常由控制电路和功率电路两部分组成。
控制电路根据所需转速通过逻辑电路或微控制器生成PWM信号，控制电源电压的占空比。
控制电路中的反馈系统可以测量电机的转速或其他参数，以便对PWM信号进行实时调整和闭环控制。
功率电路：功率电路用于将PWM信号转换为对电机的实际控制。
典型的功率电路是使用电子开关器件（如MOSFET或IGBT）组成的半桥或全桥电路，它们能够根据PWM信号的状态开关电源电压的连接与断开，从而调整电机接收到的电压。
转速调节：通过改变PWM信号的占空比，可以调节电机的转速。
增加占空比会增加电机的平均电压，从而提高转速；减小占空比则会减小平均电压，使转速降低。
通过不断调整占空比，可以实现直流电机的精确调速。
PWM直流调速具有调速范围广、响应快、效率高等优点，被广泛应用于各种需要电机调速的领域，如工业生产、机械设备、电动车辆等。
脉宽调制的基本原理
脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种电子技术，用于将模拟信号转换为数字信号。
它通过调整信号脉冲的宽度来表示模拟信号的幅值。
脉宽调制的基本原理是将一个固定频率的时钟信号与模拟信号进行比较，确定脉冲信号的高电平时间，从而表示模拟信号的幅值。
当模拟信号的幅值较大时，脉冲信号的高电平时间较长，而幅值较小时，脉冲信号的高电平时间较短。
具体来说，脉宽调制的实现方法有多种，其中最常见的是使用比较器和计数器。
比较器将时钟信号与模拟信号进行比较，并输出一个PWM信号。
计数器用于控制PWM信号的频率和高
电平时间。
通过调整计数器的计数值，可以改变PWM信号的
频率，而通过改变比较器的阈值，可以改变PWM信号的高电
平时间。
脉宽调制广泛应用于各种领域，例如电力电子、通信、音频放大器等。
其中最常见的应用是在直流变换器（DC-DC converter）中，用于实现高效率的电能转换。
此外，PWM还
可以用于控制电动机的速度，调节LED的亮度等。
总之，脉宽调制通过调整信号脉冲的宽度来表示模拟信号的幅值。
它的基本原理是比较模拟信号与时钟信号，并根据比较结果生成脉冲信号。
通过控制脉冲信号的频率和高电平时间，可以实现对模拟信号的精确表示和控制。
pwm控制工作原理
PWM（Pulse Width Modulation）控制是一种通过调节信号的
脉冲宽度来控制输出电压或电流的技术。
它可以通过快速的开关操作将输入电压分成一系列的脉冲，并通过调节每个脉冲的宽度来控制输出。
这些脉冲可以由数字信号或模拟信号产生。
PWM控制的工作原理如下：
1. 产生模拟信号：首先，需要产生一个模拟信号，它可以是用于控制的输入信号，也可以是需要进行控制的电压或电流信号。
2. 设定PWM频率：根据需要，设定一个PWM的工作频率。
频率决定了脉冲的数量，以及宽度的调节范围。
3. 设定占空比：占空比是指高电平（脉冲宽度）占总周期的比例。
通过改变占空比，可以调节输出的电压或电流。
4. 脉冲生成：根据设定的PWM频率和占空比，产生一系列的
脉冲信号。
脉冲的宽度决定了输出信号的大小。
5. 输出滤波：PWM控制器输出的信号是一个脉冲信号，为了
使输出信号更加平滑，需要进行滤波处理。
常用的滤波器有低通滤波器，将脉冲信号转化为模拟信号。
6. 控制输出：将滤波后的信号传递给需要控制的设备，如电机、灯光等。
通过调节PWM信号的占空比，可以控制设备的输出
电压或电流。
总结起来，PWM控制利用脉冲信号的频率和占空比来控制输出电压或电流的大小。
通过快速的开关操作，可以模拟出连续电压或电流，并且具有精确控制的能力。
这种控制方式在电机驱动、电源调节等领域得到广泛应用。
pwm波形发生的基本原理PWM（脉宽调制）是一种基于数字信号的调制技术，常用于数字电路中。
PWM波形发生的基本原理是根据输入信号的幅值和频率信息，通过调整信号脉冲的宽度来控制输出信号的幅度，从而实现数字信号的模拟控制。
PWM波形发生的基本原理可以分为以下几个方面：首先，PWM波形发生需要一个参考信号或者调整器来确定输出信号的频率。
参考信号可以是一个固定频率的时钟，也可以是外部提供的输入信号。
调整器则通过调整参考信号的频率来控制输出信号的频率。
当参考信号的频率增加时，输出信号的频率也会相应增加；当参考信号的频率减小时，输出信号的频率也会相应减小。
其次，PWM波形发生需要一个比较器来比较参考信号和输出信号的幅度。
比较器通常采用一个可调的阈值电压作为判断标准，当输出信号的幅值大于阈值电压时，输出信号为高电平；当输出信号的幅值小于阈值电压时，输出信号为低电平。
比较器可以根据输入信号的幅值波动来调整输出信号的幅度。
比如，当输入信号的幅值较大时，输出信号的脉冲宽度可以增加，从而使输出信号的平均幅度增大；当输入信号的幅值较小时，输出信号的脉冲宽度可以减小，从而使输出信号的平均幅度减小。
再次，PWM波形发生需要一个计数器来决定输出信号的脉冲宽度。
计数器通常用来记录参考信号脉冲的周期，每当计数器达到设定的值时，输出信号的脉冲宽度就会发生一次变化。
例如，当计数器的值小于50%时，输出信号的脉冲宽度为高电平；当计数器的值大于50%时，输出信号的脉冲宽度为低电平。
通过调整计数器的初始值和最大值，可以实现输出信号的脉冲宽度的变化。
最后，PWM波形发生还需要一个输出缓冲器来缓冲和放大输出信号。
输出缓冲器通常是一个运算放大器，能够将逻辑电平的信号转换为模拟电平的信号。
通过调整输出缓冲器的放大倍数，可以进一步控制输出信号的幅度。
输出缓冲器可以将PWM波形发生电路的输出信号连接到外部电路中，实现对外部设备的控制。
综上所述，PWM波形发生的基本原理是通过参考信号、比较器、计数器和输出缓冲器等组成的电路，根据输入信号的幅值和频率信息，通过调整信号脉冲的宽度来控制输出信号的幅度。
脉冲宽度调制(PWM)，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。
PWM就是脉冲宽度调制，也就是占空比可变的脉冲波形. 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，也可改变输出频率基本原理随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。
可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
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。
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。
具体过程脉冲宽度调制（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)。
电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。
许多微控制器内部都包含有PWM控制器。
占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。
执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：1、设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期2、在PWM控制寄存器中设置接通时间3、设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚4、启动定时器5、使能PWM控制器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.PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现.直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术,微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种PWM控制技术,根据PWM控制技术的特点,到目前为止主要有以下8类方法.等脉宽PWM法VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技术来实现的,其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压.等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的,是PWM 法中最为简单的一种.它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化.相对于PAM法,该方法的优点是简化了电路结构,提高了输入端的功率因数,但同时也存在输出电压中除基波外,还包含较大的谐波分量.随机PWM在上世纪70年代开始至上世纪80年代初,由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管,载波频率一般不超过5kHz,电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注.为求得改善,随机PWM方法应运而生.其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声(在线性频率坐标系中,各频率能量分布是均匀的),尽管噪音的总分贝数未变,但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱.正因为如此,即使在IGBT已被广泛应用的今天,对于载波频率必须限制在较低频率的场合,随机PWM仍然有其特殊的价值;另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率,随机PWM技术正是提供了一个分析,解决这种问题的全新思路.SPWM法SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论: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.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.该方法的实现有以下几种方案.等面积法该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点.硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PWM波形.通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到的就是SPWM波形.其实现方法简单,可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波.但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制.软件生成法由于微机技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易,因此,软件生成法也就应运而生.软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法,其有两种基本算法,即自然采样法和规则采样法.自然采样法以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较,在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断,这就是自然采样法.其优点是所得SPWM波形最接近正弦波,但由于三角波与正弦波交点有任意性,脉冲中心在一个周期内不等距,从而脉宽表达式是一个超越方程,计算繁琐,难以实时控制.规则采样法规则采样法是一种应用较广的工程实用方法,一般采用三角波作为载波.其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波,再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断,从而实现SPWM法.当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的,这种方法称为对称规则采样.当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称,这种方法称为非对称规则采样.规则采样法是对自然采样法的改进,其主要优点就是是计算简单,便于在线实时运算,其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦.其缺点是直流电压利用率较低,线性控制范围较小.以上两种方法均只适用于同步调制方式中.低次谐波消去法低次谐波消去法是以消去PWM波形中某些主要的低次谐波为目的的方法.其原理是对输出电压波形按傅氏级数展开,表示为u(ωt)=ansinnωt,首先确定基波分量a1的值,再令两个不同的an=0,就可以建立三个方程,联立求解得a1,a2及a3,这样就可以消去两个频率的谐波.该方法虽然可以很好地消除所指定的低次谐波,但是,剩余未消去的较低次谐波的幅值可能会相当大,而且同样存在计算复杂的缺点.该方法同样只适用于同步调制方式中.梯形波与三角波比较法前面所介绍的各种方法主要是以输出波形尽量接近正弦波为目的,从而忽视了直流电压的利用率,如SPWM法,其直流电压利用率仅为86.6%.因此,为了提高直流电压利用率,提出了一种新的方法--梯形波与三角波比较法.该方法是采用梯形波作为调制信号,三角波为载波,且使两波幅值相等,以两波的交点时刻控制开关器件的通断实现PWM控制.由于当梯形波幅值和三角波幅值相等时,其所含的基波分量幅值已超过了三角波幅值,从而可以有效地提高直流电压利用率.但由于梯形波本身含有低次谐波,所以输出波形中含有5次,7次等低次谐波.线电压控制PWM前面所介绍的各种PWM控制方法用于三相逆变电路时,都是对三相输出相电压分别进行控制的,使其输出接近正弦波,但是,对于像三相异步电动机这样的三相无中线对称负载,逆变器输出不必追求相电压接近正弦,而可着眼于使线电压趋于正弦.因此,提出了线电压控制PWM,主要有以下两种方法.马鞍形波与三角波比较法马鞍形波与三角波比较法也就是谐波注入PWM方式(HIPWM),其原理是在正弦波中加入一定比例的三次谐波,调制信号便呈现出马鞍形,而且幅值明显降低,于是在调制信号的幅值不超过载波幅值的情况下,可以使基波幅值超过三角波幅值,提高了直流电压利用率.在三相无中线系统中,由于三次谐波电流无通路,所以三个线电压和线电流中均不含三次谐波[4].除了可以注入三次谐波以外,还可以注入其他3倍频于正弦波信号的其他波形,这些信号都不会影响线电压.这是因为,经过PWM调制后逆变电路输出的相电压也必然包含相应的3倍频于正弦波信号的谐波,但在合成线电压时,各相电压中的这些谐波将互相抵消,从而使线电压仍为正弦波.单元脉宽调制法因为,三相对称线电压有Uuv+Uvw+Uwu=0的关系,所以,某一线电压任何时刻都等于另外两个线电压负值之和.现在把一个周期等分为6个区间,每区间60°,对于某一线电压例如Uuv,半个周期两边60°区间用Uuv本身表示,中间60°区间用-(Uvw+Uwu)表示,当将Uvw和Uwu作同样处理时,就可以得到三相线电压波形只有半周内两边60°区间的两种波形形状,并且有正有负.把这样的电压波形作为脉宽调制的参考信号,载波仍用三角波,并把各区间的曲线用直线近似(实践表明,这样做引起的误差不大,完全可行),就可以得到线电压的脉冲波形,该波形是完全对称,且规律性很强,负半周是正半周相应脉冲列的反相,因此,只要半个周期两边60°区间的脉冲列一经确定,线电压的调制脉冲波形就唯一地确定了.这个脉冲并不是开关器件的驱动脉冲信号,但由于已知三相线电压的脉冲工作模式,就可以确定开关器件的驱动脉冲信号了.该方法不仅能抑制较多的低次谐波,还可减小开关损耗和加宽线性控制区,同时还能带来用微机控制的方便,但该方法只适用于异步电动机,应用范围较小.电流控制PWM电流控制PWM的基本思想是把希望输出的电流波形作为指令信号,把实际的电流波形作为反馈信号,通过两者瞬时值的比较来决定各开关器件的通断,使实际输出随指令信号的改变而改变.其实现方案主要有以下3种.滞环比较法这是一种带反馈的PWM控制方式,即每相电流反馈回来与电流给定值经滞环比较器,得出相应桥臂开关器件的开关状态,使得实际电流跟踪给定电流的变化.该方法的优点是电路简单,动态性能好,输出电压不含特定频率的谐波分量.其缺点是开关频率不固定造成较为严重的噪音,和其他方法相比,在同一开关频率下输出电流中所含的谐波较多.三角波比较法该方法与SPWM法中的三角波比较方式不同,这里是把指令电流与实际输出电流进行比较,求出偏差电流,通过放大器放大后再和三角波进行比较,产生PWM波.此时开关频率一定,因而克服了滞环比较法频率不固定的缺点.但是,这种方式电流响应不如滞环比较法快.预测电流控制法预测电流控制是在每个调节周期开始时,根据实际电流误差,负载参数及其它负载变量,来预测电流误差矢量趋势,因此,下一个调节周期由PWM产生的电压矢量必将减小所预测的误差.该方法的优点是,若给调节器除误差外更多的信息,则可获得比较快速,准确的响应.目前,这类调节器的局限性是响应速度及过程模型系数参数的准确性.空间电压矢量控制PWM空间电压矢量控制PWM(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法.它以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通,由它们的比较结果决定逆变器的开关,形成PWM波形.此法从电动机的角度出发,把逆变器和电机看作一个整体,以内切多边形逼近圆的方式进行控制,使电机获得幅值恒定的圆形磁场(正弦磁通).具体方法又分为磁通开环式和磁通闭环式.磁通开环法用两个非零矢量和一个零矢量合成一个等效的电压矢量,若采样时间足够小,可合成任意电压矢量.此法输出电压比正弦波调制时提高15%,谐波电流有效值之和接近最小.磁通闭环式引入磁通反馈,控制磁通的大小和变化的速度.在比较估算磁通和给定磁通后,根据误差决定产生下一个电压矢量,形成PWM波形.这种方法克服了磁通开环法的不足,解决了电机低速时,定子电阻影响大的问题,减小了电机的脉动和噪音.但由于未引入转矩的调节,系统性能没有得到根本性的改善.矢量控制PWM矢量控制也称磁场定向控制,其原理是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia,Ib及Ic,通过三相/二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1及Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1及It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿对直流电动机的控制方法,实现对交流电动机的控制.其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制.通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制.但是,由于转子磁链难以准确观测,以及矢量变换的复杂性,使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果,这是矢量控制技术在实践上的不足.此外.它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制,在这种矢量控制系统中需要配置转子位置或速度传感器,这显然给许多应用场合带来不便.直接转矩控制PWM1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论(Direct Torque Control简称DTC).直接转矩控制与矢量控制不同,它不是通过控制电流,磁链等量来间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量来控制,它也不需要解耦电机模型,而是在静止的坐标系中计算电机磁通和转矩的实际值,然后,经磁链和转矩的Band-Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,能方便地实现无速度传感器化,有很快的转矩响应速度和很高的速度及转矩控制精度,并以新颖的控制思想,简洁明了的系统结构,优良的动静态性能得到了迅速发展.但直接转矩控制也存在缺点,如逆变器开关频率的提高有限制.非线性控制PWM单周控制法[7]又称积分复位控制(Integration Reset Control,简称IRC),是一种新型非线性控制技术,其基本思想是控制开关占空比,在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例.该技术同时具有调制和控制的双重性,通过复位开关,积分器,触发电路,比较器达到跟踪指令信号的目的.单周控制器由控制器,比较器,积分器及时钟组成,其中控制器可以是RS触发器,其控制原理如图1所示.图中K可以是任何物理开关,也可是其它可转化为开关变量形式的抽象信号.单周控制在控制电路中不需要误差综合,它能在一个周期内自动消除稳态,瞬态误差,使前一周期的误差不会带到下一周期.虽然硬件电路较复杂,但其克服了传统的PWM控制方法的不足,适用于各种脉宽调制软开关逆变器,具有反应快,开关频率恒定,鲁棒性强等优点,此外,单周控制还能优化系统响应,减小畸变和抑制电源干扰,是一种很有前途的控制方法.谐振软开关PWM传统的PWM逆变电路中,电力电子开关器件硬开关的工作方式,大的开关电压电流应力以及高的du/dt和di/dt限制了开关器件工作频率的提高,而高频化是电力电子主要发展趋势之一,它能使变换器体积减小,重量减轻,成本下降,性能提高,特别当开关频率在18kHz以上时,噪声将已超过人类听觉范围,使无噪声传动系统成为可能.谐振软开关PWM的基本思想是在常规PWM变换器拓扑的基础上,附加一个谐振网络,谐振网络一般由谐振电感,谐振电容和功率开关组成.开关转换时,谐振网络工作使电力电子器件在开关点上实现软开关过程,谐振过程极短,基本不影响PWM技术的实现.从而既保持了PWM技术的特点,又实现了软开关技术.但由于谐振网络在电路中的存在必然会产生谐振损耗,并使电路受固有问题的影响,从而限制了该方法的应用脉冲宽度调制优点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，无需进行数模转换。
