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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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( d' [8 a$ |* e6 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。 {! z+ B8 R! f7 n; r/ i/ _
1.PWM控制的基本原理
( X6 j Y7 e" |* l z% b理论基础：3 f! i, U( i* I; K' N, g7 g
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。
2 `4 \6 D E; b2 {) m! i1 z![]() 3 ]. k6 V; R. ]3 p# g
9 b: Q3 E) A% z5 ^4 @ 图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲* E9 h2 e+ Q7 o* f5 b: |
面积等效原理：4 u, x8 E2 S7 j2 Z* b
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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. W: N* k7 X. C( _6 a5 m! ^
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。
8 [" y9 u( y) _$ n* h; gSPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 u8 K5 u0 ~7 {* y2 \+ |" m
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6 Q) G: \; E( ?) J7 E图3 用PWM波代替正弦半波- G8 d* [. `1 z
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。
1 ^' M6 K: y( |! \& V- ?# f1 ] 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。( _/ {/ z, S3 P) t
PWM波形可等效的各种波形：
1 p$ U5 {. ^4 b; O5 j 直流斩波电路：等效直流波形
' O b. W* _8 k z2 _5 O 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。! q; D5 `& `$ Y; V
2. PWM相关概念
2 d( x" t8 c+ |! X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* Q" S! Y: H& r
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。
U! l- D- U; [" x1 [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)。, o- \+ R, m4 j1 ? ]! R
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。
. l0 v" \; l& W6 b双斜率 / 单斜率
) p' i; R+ V$ Z. [) n( v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。
: q1 o8 O* @' ^: o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。
. \: z9 L b7 d" I# y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。5 V: P( T5 a: s, b/ r, E
8 c. w5 e: Q- r7 T8 ~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。! ]! ~$ ^6 V6 s& e
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发表于 2009-5-7 22:24
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