PWM控制的基本原理及相关概念.doc

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） PWM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 1.PWM控制的基本原理 理论基础： 　　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 　图1　形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理： 　 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。

SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形图3 用PWM波代替正弦半波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 　　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 　　PWM波形可等效的各种波形： 　　直流斩波电路：等效直流波形 　　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2. PWM相关概念占空比：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)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。

双斜率 / 单斜率假设一个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。