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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）。! d8 m. _) x0 R$ k
; ]& G. M+ d/ TPWM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。 9 P6 {: x( E) a: ~" ]" Y' s5 d0 Q3 l
1.PWM控制的基本原理
+ L: \# I; C9 N4 ?; s: G' u% m理论基础：
( P4 s% b8 B$ p4 R% E 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。 ' E1 S. w8 H3 Q; c
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; e$ x+ x! R/ f& ^, t) w; ~9 }8 X) ~9 H; N ?. B; O
图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲3 q/ k4 v. [" u& N
面积等效原理：& B5 k7 h; E( X4 P) Y4 b4 s) T
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。& H+ i* W, [% o
![]() ; G# q- C( L' B" L7 s1 u
6 D2 T9 E7 b8 T2 y# g2 t, i
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。
$ d( S4 U0 `3 q& f u- XSPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。% P5 O7 W# x5 @5 r
![]() $ w5 V- l @3 a
1 Y' o+ G( k1 O& f
图3 用PWM波代替正弦半波5 L5 j! ?. M) O# q% K, ^2 h
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。( R( {! x$ }7 d( P
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。6 v; z, d2 I& U/ G* [3 z
PWM波形可等效的各种波形：+ G$ m" U5 b4 `
直流斩波电路：等效直流波形
& r' K" I, O s5 U0 k 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。0 v1 H- @& W4 d. V( J
2. PWM相关概念& J7 x& k# W; P0 f# ]) e$ M
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
# @% e1 R5 C' |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。4 I% A G8 h- l1 p% x
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)。
8 I5 D) G% Z( J q1 Y z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。' D1 D* Z' H& D. j3 X' L2 t" N
双斜率 / 单斜率
5 Q! x& I q9 z5 x7 {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。# f& s, Q2 Y4 Q* Z) J8 i
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。
/ U4 w( q0 r) ]( b" z1 }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。
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4 t) j7 }2 }. Z+ {: K; ?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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