脉宽调制讲解
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脉宽调制(pwm)中最小脉冲宽度的确定脉宽调制(PWM)是一种常见的电子控制技术,通过调节矩形波的脉冲宽度来控制输出信号的频率和幅度。
在PWM 的应用中,最小脉冲宽度的确定是极其重要的一项任务,这决定着控制系统的精度和稳定性。
首先,我们需要明确PWM的基本原理。
PWM信号通常由一个基准信号和一个模拟信号组成。
基准信号的频率是固定的,而模拟信号的幅度则决定了PWM脉冲的宽度。
PWM 信号输出后,可以通过一个低通滤波器将其转换为一个模拟电压信号。
这种方法可以在保证输出电压、电流等信号质量的前提下,实现输出的调节和控制。
在PWM的应用中,最小脉冲宽度的确定往往需要考虑多种因素。
其中包括:1.基准信号的频率:在PWM中,基准信号的频率是一个固定值。
在确定最小脉冲宽度时,需要考虑基准信号的周期,以保证PWM信号的稳定性和精度。
2.控制对象的响应时间:在PWM控制电机等对象时,需要考虑控制对象的响应时间。
如果PWM脉冲宽度太小,控制对象可能无法及时响应,从而导致控制系统失效。
3.噪声干扰:在PWM控制中,噪声干扰是一个不可忽视的因素。
如果PWM脉冲宽度太小,噪声干扰可能会导致输出信号的失真,从而降低系统的稳定性和精度。
综合考虑这些因素,确定最小脉冲宽度需要进行一定的计算和实验。
一般而言,可以采用以下的方法来确定最小脉冲宽度:1.计算基准信号的周期。
基准信号的周期可以通过PWM控制器的参数设置得到,也可以通过测量基准信号的频率得到。
2.估算控制对象的响应时间。
根据控制对象的特性,可以大致估计其响应时间。
一般而言,控制对象的响应时间应该小于基准信号周期的一半,以保证控制系统的稳定性。
3.测量噪声干扰的水平。
在PWM输出信号时,测量输出信号中的噪声干扰水平,以确定最小脉冲宽度。
4.进行实验确定。
在上述条件确定的基础上,可以通过实验来确定最小脉冲宽度。
在实验过程中,可以逐步减小脉冲宽度,直到出现系统失稳或者输出信号的失真为止。
脉宽调制原理
脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)是一种常用的调
制技术,通常应用于电子电路中。
脉宽调制的原理是通过改变信号的脉冲宽度来控制电路输出的电平。
脉宽调制一般使用方波信号来进行调制,通过调整方波的高电平时间和低电平时间的比例,来实现对输出电平的控制。
在脉宽调制中,通常有一个固定的载波频率,称为调制频率。
通过控制脉冲的宽度,即高电平时间,来决定输出信号的电平。
当脉冲宽度较窄时,即高电平时间较短,输出信号的电平较低;当脉冲宽度较宽时,即高电平时间较长,输出信号的电平较高。
脉宽调制常用于控制电器设备的功率输出,如直流电机的速度调节、音频信号的放大等。
它可以通过自动控制电路实现动态调节,使得输出信号在一定的范围内连续变化。
脉宽调制技术在工程实践中应用广泛,具有调节灵活、精度高、输出功率大等特点。
同时,它也具有一定的噪声特性,需要在工程设计中充分考虑,采取适当的滤波措施以提高输出信号的质量。
总而言之,脉宽调制是一种基于脉冲宽度调节的技术,通过控制脉冲的宽度来控制输出信号的电平,广泛应用于电子电路中。
(名词解释)脉宽调制
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。
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。
脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM)是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制。
它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,广泛应用于测量,通信,功率控制与变换等许多领域。
一种模拟控制方式,根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置,来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
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。
例如,Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器,每一个都可以选择接通时间和周期。
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:* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期* 在PWM控制寄存器中设置接通时间* 设置PWM输出的方向,这个输出是一个通用I/O管脚* 启动定时器* 使能PWM控制器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。
让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。
噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时,也才能对数字信号产生影响。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点,而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。
脉宽调制[浏览次数:158次]
脉宽调制(Pulse Width Modulation简称PWM)是靠改变脉冲宽度来控制输出电压,通过改变周期来控制其输出频率。
而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。
这样,使调压和调频两个作用配合一致,且于中间直流环节无关,因而加快了调节速度,改善了动态性能。
由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电,可用不可控整流器取代相控整流器,使电网侧的功率因数大大改善。
利用PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波。
加上使用自关断器件,开关频率大幅度提高,输出波形可以非常接近正弦波。
目录
∙脉宽调制变频电路的特点
∙脉宽调制的原理
∙脉宽调制的典型电路图
∙脉宽调制技术的分类
∙脉宽调制的典型应用
脉宽调制变频电路的特点
∙ 1. 可以得到相当接近正弦波的输出电压
2. 整流电路采用二极管,可获得接近1的功率因数
3. 电路结构简单
4. 通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压,加快了变频过程的动态响应。
脉宽调制方波
标题:脉宽调制方波的原理与应用
一、引言
脉宽调制(PWM)是一种功率控制方式,通过改变信号占空比来调节平均输出功率。
这种技术广泛应用于电力电子设备中,如开关电源、电机驱动器等。
二、脉宽调制方波的原理
脉宽调制方波是由一系列宽度可变的矩形脉冲组成。
这些脉冲的周期是固定的,但其宽度(即脉冲持续时间,或称“占空比”)可以变化。
占空比的变化使得方波的平均电压发生变化,从而实现了对输出功率的控制。
在 PWM 方波中,如果在一个周期内高电平的时间较长,那么方波的平均电压就较高;反之,如果低电平的时间较长,那么方波的平均电压就较低。
因此,通过调整占空比,我们可以改变方波的平均电压,从而实现对输出功率的控制。
三、脉宽调制方波的应用
1. 电机控制:PWM 方波常用于电机的转速和方向控制。
通过改变 PWM 方波的占空比,可以改变电机的平均电压,从而改变电机的速度。
同时,通过改变PWM 方波的相位,可以改变电机的旋转方向。
2. 开关电源:PWM 方波也常用于开关电源的设计。
通过改变 PWM 方波的占空比,可以改变电源的输出电压,从而满足不同的供电需求。
3. LED 照明:在 LED 照明系统中,PWM 方波被用来调整 LED 的亮度。
通过改变 PWM 方波的占空比,可以改变 LED 的平均电流,从而改变其亮度。
四、总结
脉宽调制方波是一种非常实用的功率控制方式,它能够有效地调节输出功率,且具有体积小、效率高等优点。
随着电力电子技术的发展,PWM 方波的应用将越来越广泛。
1.何为交流脉宽调制交流脉宽调制是建立在直流脉宽调制基础上的通过一定的方式(载波和调制波,后面讲到)将正弦波改为幅值相等,而占空比有规律变化的方波来进行的对交流的调制。
基本工作原理是先将50Hz交流电经整流变压器变压得到所需电压,经二极管不可控交流和电容滤波,形成恒定直流电压,而后送入由大功率晶体管构成的逆变器主电路,输出三相电压和频率均可调整的等效于正弦波的脉宽调制波(SPWM波),即可拖动三相电机运转。
2. 交流脉宽调制的基本原理以正弦波作为逆变器输出的期望波形,以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波(Carrier wave),并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波(Modulation wave),当调制波与载波相交时,由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻,从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。
如图1所示uU-U图1 图2矩形波的面积按正弦规率变化。
这种调制方法称作正弦波脉宽调制(Sinusoidal pulse width modulation,简称SPWM),这种序列的矩形波称作SPWM波。
于是得到以下正弦波的调制原理图。
如图2所示。
3. 交流脉宽调制的控制方式图2重所示的三角波是在正弦波的半个周期内出现相同的正极性或负极性的。
不难想象,如果三角波在正弦波的半个周期内即有正又有负这样便使得得到的矩形波在正负范围内都有。
于是引入单极性、双极性的控制方式。
如果在正弦调制波的半个周期内,三角载波只在正或负的一种极性范围内变化,所得的SPWM波也只处于一个极性的范围内,叫做单极性控制方式。
如图3 如果在正弦调制波半个周期内,三角载波在正负极性之间连续变化,则SPWM波也是在正负之间变化,叫做双极性控制方式。
如图4u U -UuU-U图3 图44. 交流脉宽调制的技术要点采用正弦波发生器、三角波发生器和比较器来实现上述的SPWM控制。
如图5图5图中比较器的A端输入正弦交流信号(前面讲的调制波);B端输入三角波信号(如前所述的载波);经过比较器比较由采样法则得出当A>B时输出高电平的信号,如果A<B,则输出为低电平信号。
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。
直流伺服电动机是一种常见的驱动设备,其工作原理中涉及到脉宽调制技术。
脉宽调制(PWM)是一种控制技术,通过控制开关器件的导通时间来调节电源的输出电压,从而实现对电动机的精确定位和速度控制。
1. PWM技术的基本原理脉宽调制技术是指通过改变开关器件(一般为晶闸管、场效应管等)的导通时间来改变电源输出的电压。
在PWM控制中,开关器件以一定的频率开关,每次开关的持续时间称为脉宽,而开关的频率称为调制频率。
通过改变脉宽和频率,可以实现对输出电压的精确控制。
2. 直流伺服电动机的PWM调制原理直流伺服电动机通常由电源模块、控制器和电动机三部分组成。
在PWM调制中,控制器通过对电源模块输出的脉冲信号进行调制,控制电动机的转速和方向。
3. PWM调制在直流伺服电动机中的应用在实际控制中,通过改变PWM信号的占空比(即脉宽与周期的比值),可以控制电动机的转速和输出扭矩。
当占空比增大时,输出电压也随之增大,电动机转速也随之增加。
反之,占空比减小,则输出电压减小,电机转速下降。
通过对PWM信号的调制,可以实现对电动机速度和扭矩的精确控制。
4. PWM调制的优势和应用相对于其他调制方式(如调幅、调频等),PWM调制具有响应速度快、精确度高、效率高等优点,因此在工业控制领域得到广泛应用。
在直流伺服系统中,PWM技术能够有效地实现对电动机的精准控制,提高系统的稳定性和可靠性。
总结:通过脉宽调制技术,直流伺服电动机能够实现精确的速度和扭矩控制,从而广泛应用于工业控制系统中。
深入理解和掌握PWM调制原理,对于工程师和技术人员来说具有重要意义,可以为工业自动化领域的发展提供有力支持。
脉宽调制(PWM)技术作为一种控制技术,已广泛应用于各种电力电子设备中,其中包括直流伺服电动机。
通过对脉宽和频率的调节,PWM技术能够实现对电动机的精确控制,使其在工业生产中发挥关键作用。
在直流伺服电动机中,PWM技术的应用十分重要。
电动机的速度和扭矩控制直接关系到工业自动化系统的性能与稳定性,而PWM技术正是实现这一控制的关键。
脉冲宽度调制————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ脉冲宽度调制脉冲宽度调制(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。
目录1简介2背景介绍3基本原理4谐波频谱5具体过程6优点7控制方法8应用领域9具体应用1简介脉冲宽度调制是一种模拟控制方式,其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。
这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。
由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。
2背景介绍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。
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。
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。
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。
脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM)是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制。
它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,广泛应用于测量,通信,功率控制与变换等许多领域。
一种模拟控制方式,根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置,来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
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。
例如,Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器,每一个都可以选择接通时间和周期。
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:* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期* 在PWM控制寄存器中设置接通时间* 设置PWM输出的方向,这个输出是一个通用I/O管脚* 启动定时器* 使能PWM控制器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。
让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。
噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时,也才能对数字信号产生影响。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点,而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。
一、正弦波脉宽调制1、正弦脉宽调制法(SPWM ):是将每一正弦周期内的多个脉冲作自然或规则的宽度调制,使其依次调制出相当于正弦函数值的相位角和面积等效于正弦波的脉冲序列,形成等幅不等宽的正弦化电流输出。
其中每周基波(正弦调制波)与所含调制输出的脉冲总数之比即为载波比。
2、正弦脉宽调制原理(以单相为例):以正弦波作为逆变器输出的期望波形,以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波(Carrier wave ),并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波(Modulation wave ),当调制波与载波相交时,由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻,从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。
矩形波的面积按正弦规率变化。
这种调制方法称作正弦波脉宽调制(Sinusoidal pulse width modulation ,简称SPWM ),这种序列的矩形波称作SPWM 波。
等效原理:如图1所示,把正弦分成 n 等分,每一区间的面积用与其相等的等幅不等宽的矩形面积代替,正弦的正负半周均如此处理。
3、SPWM 控制方式:SPWM 控制技术有单极性控制和双极性控制两种方式。
如果在正弦调制波的半个周期内,三角载波只在正或负的一种极性范围内变化,所得的SPWM 波也只处于一个极性的范围内,叫做单极性控制方式。
如果在正弦调制波的半个周期内,三角载波在正负极性之间连续变化,则SPWM 波也在正负之间变化,叫作双极性控制方式。
4、正弦脉宽调制的特点是脉宽调制是以逆变器的功率器件的快速而有规律的开关,形成一系列有规则的矩形方波,以和期望的控制电压等效。
其特点是基波分量大,2N-1次以下谐波得到有效的拟制,输出电流接近正弦波。
二、交流电动机动态数学模型:1、交流电机数学模型的性质:(1)、多变量,强耦合(如图2)输入变量:电压(或电流),频率输出变量: 转速、磁通(2)、有两个变量的乘积项。