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PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
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- B0 d5 o( C/ |( o6 B i' \( FPWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
) w. C( L& j. O& P% ^% `1.PWM控制的基本原理
+ k; p! g1 _6 a! S2 S理论基础：
, z) ^& F$ D* x# ]9 T, ^8 y, } 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
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图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
6 u6 b: y. j" v8 H9 H 面积等效原理：) O/ v5 [) C* B; k6 k0 D
分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
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图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。% v, m% d5 v' c( u) U5 k! P
SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
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6 ^% m8 W, {9 {+ A; P; N% X- j. J, y; Z) Z
图3 用PWM波代替正弦半波
* k. `, X) F; ?. T5 O K2 ]# r. I 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。& n0 D9 k5 r( B
PWM电流波： 电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。5 q* {2 R" ~# W& g# k: l$ l
PWM波形可等效的各种波形：( w5 O* H4 ~" A- C( }# H" C
直流斩波电路：等效直流波形
* z2 k& [) Y$ { SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。 ], ], p# V' u% Q6 d8 q( Y
2. PWM相关概念3 C' S" p: S/ f! q
占空比：就是输出的PWM中，高电平保持的时间 与 该PWM的时钟周期的时间 之比0 V8 D6 H% ~9 J& X$ z0 b! N
如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1ms，就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是说PWM的占空比就是1：5。; f/ v ?& M5 t' l+ R. ?
分辨率也就是占空比最小能达到多少，如8位的PWM，理论的分辨率就是1：255(单斜率)， 16位的的PWM理论就是1：65535(单斜率)。
' e5 s9 {6 j! S* v! \) y4 q7 M频率就是这样的，如16位的PWM，它的分辨率达到了1：65535，要达到这个分辨率，T/C就必须从0计数到65535才能达到，如果计数从0计到80之后又从0开始计到80.......，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是说PWM的输出频率高了。
3 U$ i* ^0 b/ x' }: U; Z9 l双斜率 / 单斜率5 N) _4 o2 F2 J
假设一个PWM从0计数到80，之后又从0计数到80....... 这个就是单斜率。' b `; x, }7 p4 ~
假设一个PWM从0计数到80，之后是从80计数到0....... 这个就是双斜率。9 {+ P# d/ r1 z5 O! d" g
可见，双斜率的计数时间多了一倍，所以输出的PWM频率就慢了一半，但是分辨率却是1：(80+80) ＝1：160，就是提高了一倍。* p$ s3 g! I% \9 ^) y- c9 j2 F3 {
- t {8 b1 _* A假设PWM是单斜率，设定最高计数是80，我们再设定一个比较值是10，那么T/C从0计数到10时(这时计数器还是一直往上计数，直到计数到设定值80)，单片机就会根据你的设定，控制某个IO口在这个时候是输出1还是输出0还是端口取反，这样，就是PWM的最基本的原理了。
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发表于 2009-5-7 22:24
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