下载文档原格式
PWM脉冲宽度调制分析PWM（Pulse Width Modulation）是一种用来调节模拟信号的数字技术。
通过改变脉冲的宽度，可以实现对信号的调节和控制。
PWM技术在很多领域都有广泛的应用，比如电力电子、通信技术、控制系统等。
PWM脉冲宽度调制的基本原理是通过调整脉冲信号的高电平时间和低电平时间来控制输出功率。
在周期T内，将一个周期中的高电平时间占空比定义为Duty Cycle，通常用百分比表示，即D=(Thigh/T)*100%。
通过改变Duty Cycle的大小，可以改变输出信号的幅度，从而实现对模拟信号的调节和控制。
PWM技术的优点是输出信号幅度可调，抗干扰能力强，而且实现简单、成本低廉。
因此，PWM技术在很多领域都有广泛的应用。
比如，在电力电子领域，PWM技术广泛应用于直流电源变换器、交流变频器、逆变器等电力电子设备中，用来实现对电力信号的控制和调节。
在通信技术领域，PWM技术可以用来实现数字调制，比如在脉冲编码调制（PCM）和数字调制解调器（DMD）中都可以使用PWM技术。
在控制系统领域，PWM技术可以用来实现数字控制和解码，比如在数字控制器和逻辑控制系统中都可以使用PWM技术。
在电力电子领域，PWM技术主要应用于直流电源变换器（DC-DC Converter）、交流变频器（AC-DC Converter）、逆变器（Inverter）等电力电子设备中。
这些设备主要用于电力转换和控制，实现对电力信号的调节和控制。
其中，逆变器是PWM技术应用最广泛的一种电力电子设备，主要用来将直流电源转换为交流电源，实现对交流电源的调节和控制。
在逆变器中，PWM技术被广泛应用于输出端的控制。
逆变器的输出端通常是由一组功率晶体管组成的全桥逆变器电路。
通过改变这些功率晶体管的导通与关断，可以实现对输出交流电源的调节和控制。
而PWM技术则可以通过改变脉冲信号的高低电平时间比，控制功率晶体管的导通与关断，从而实现对输出电源的调节和控制。
PWM（PulseWidthModulation）控制技术脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)控制技术1、背景随着电力电子技术的发展，整流器、逆变器电力变换装置已广泛应用于电力、交通、冶金、化工、航天等各个领域。
而电力电子装置多数通过整流器与电力网接口，因此提高功率因数、消除和抑制谐波就成为电力电子领域研究的重大课题。
脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)控制技术以其控制简单灵活、动态响应好、成本低以及谐波影响小等优点，成为电力电子技术应用最广泛的控制方式，是人们研究的热点。
2、PWM技术的基本原理2.1面积（伏秒积）等效原理面积（伏秒积）等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在惯性环节上时，其效果基本相同。
2.2PWM控制的基本思想2PWM控制的基本思想就是用幅值相同、宽度不等的脉冲波来等效目的波形（多为正弦波）。
2.3单极性调制与双极性调制对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。
3、PWM技术的分类随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：脉宽PWM法、随机PWM、SPWM 法、空间矢量PWM等等，而目前应用最广泛的就是正线电压PWM（SWPM）和空间矢量PWM （SVPWM）。
3.1、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。
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。
脉宽调制（PWM）的原理与应用1. 脉宽调制（PWM）概述脉宽调制（PWM）是一种常用的调制技术，用于控制电子设备中的信号的占空比。
在PWM技术中，周期固定，而信号的脉宽可以根据需要调整。
这种技术可以模拟连续信号，并用于各种应用，如电机控制、光控制和通信系统等。
2. 脉宽调制（PWM）的工作原理脉宽调制（PWM）的工作原理基于占空比的调节来控制输出信号的平均功率。
PWM信号由两个元素组成：周期和脉宽。
周期是信号的总时间长度，脉宽表示信号在一个周期内处于高电平状态的时间长度。
通常情况下，PWM信号的周期是固定的，决定了信号的重复频率。
脉宽则是可调节的，可以通过改变脉宽来控制输出信号的占空比。
占空比是高电平存在的时间与一个周期的比例。
脉宽调制的基本原理是，在一个周期内改变信号的脉宽，来控制输出信号的平均功率。
当脉宽较小的时候，平均功率较低；当脉宽较大的时候，平均功率较高。
3. 脉宽调制（PWM）在电机控制中的应用脉宽调制（PWM）在电机控制中被广泛应用。
通过改变PWM信号的脉宽，可以调整电机的转速和扭矩输出。
3.1 电机转速控制脉宽调制（PWM）可以实现电机的转速控制。
通过改变PWM信号的脉宽，可以改变电机的输入电压，从而控制电机的转速。
较大的脉宽将产生较高的平均电压，从而使电机转速增加；较小的脉宽将产生较低的平均电压，从而使电机转速减小。
3.2 电机扭矩控制脉宽调制（PWM）还可以实现电机的扭矩控制。
通过改变PWM信号的脉宽，可以改变电机的平均电流，从而控制电机的输出扭矩。
较大的脉宽将产生较高的平均电流，从而使电机输出扭矩增加；较小的脉宽将产生较低的平均电流，从而使电机输出扭矩减小。
4. 脉宽调制（PWM）在光控制中的应用脉宽调制（PWM）在光控制中也有广泛的应用。
通过改变PWM信号的脉宽，可以控制LED灯的亮度。
4.1 LED亮度控制LED灯的亮度可以通过改变PWM信号的脉宽来控制。
较大的脉宽将使LED灯处于高亮度状态，而较小的脉宽将使LED灯处于低亮度状态。
01 什么是PWM脉冲宽度调制(PWM)，PWM全称Pulse Width Modulation，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的频率：是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，也就是说一秒钟PWM有多少个周期。
单位：Hz表示方式：50Hz、100HzPWM的周期：T=1/f（周期=1/频率）50Hz=20ms 一个周期，如果频率为50Hz，也就是说一个周期是20ms，那么一秒钟就有50次PWM周期。
占空比：是一个脉冲周期内，高电平的时间与整个周期时间的比例。
单位：%(0%-100%)表示方式：20%周期：一个脉冲信号的时间，1s内测周期次数等于频率。
脉宽时间：高电平时间。
上图中脉宽时间占总周期时间的比例，就是占空比。
比方说周期的时间是10ms，脉宽时间是8ms，那么低电平时间就是2ms，总的占空比 8/（8+2）=80%，这就是占空比为80%的脉冲信号。
而我们知道PWM就是脉冲宽度调制通过调节占空比，就可以调节脉冲宽度(脉宽时间)，而频率，就是单位时间内脉冲信号的次数。
以20Hz，占空比为80%举例，就是1秒钟之内输出了20次脉冲信号，每次的高电平时间为40ms。
我们换更详细点的图：上图中，周期为T，T1为高电平时间，T2为低电平时间，假设周期T为1s，那么频率就是1Hz，那么高电平时间0.5s，低电平时间0.5s，总的占空比就是0.5 /1 =50%。
02 PWM原理以单片机为例，我们知道，单片机的IO口输出的是数字信号，IO口只能输出高电平和低电平，假设高电平为5V，低电平则为0V，那么我们要输出不同的模拟电压，就要用到PWM，通过改变IO口输出的方波的占空比从而获得使用数字信号模拟成的模拟电压信号。
我们知道，电压是以一种连接1或断开0的重复脉冲序列被夹到模拟负载上去的（例如LED灯，直流电机等），连接即是直流供电输出，断开即是直流供电断开。
变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。
在实际应用中，变频器是变频技术的核心装置，而脉冲宽度调制（PWM）技术和正弦波脉宽调制（SPWM）技术是实现变频器控制的重要手段。
什么是PWM调制技术PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度，实现对输出电压的调节。
在变频技术中，PWM被广泛应用于变频器中，以控制电动机的速度和转矩输出。
通过改变脉冲信号的占空比（脉冲宽度与周期之比），可以实现对电动机的精确控制。
当需要增大输出电压时，增加脉冲信号的宽度；当需要减小输出电压时，减小脉冲信号的宽度。
这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。
同时，PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点，被广泛应用于各种电力控制系统中。
PWM调制波形如图1所示：图1PWM调制波形PWM技术具有以下优点：高效性：由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率，因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。
通过减小电机额定电压，PWM技术可以降低电机的功耗，提高整体效率。
精确控制：PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。
通过微调脉冲宽度和周期，可以实现对电机转速和扭矩的精确调节，满足不同应用的需求。
减少机械冲击：PWM技术可以实现电机的软启动和软停止，减少了机械系统的冲击和磨损，延长了设备的使用寿命。
尽管PWM技术具有许多优点，但也存在一些局限性：谐波问题：PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分，可能对电力网络和其他设备造成干扰。
为了减少谐波，需要采取滤波和抑制措施，增加了系统的复杂性和成本。
开关损耗：PWM技术使用高频开关装置，开关的频繁操作会产生开关损耗。
这些损耗会转化为热能，需要适当的散热系统来冷却电路。
EMI干扰：由于高频开关操作，PWM技术可能会产生电磁干扰（EMI），对周围的电子设备和无线通信系统造成干扰。
