pwm技術(shù)實現(xiàn)方法綜述論文

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1、PWM技術(shù)實現(xiàn)方法綜述論文摘要：總結(jié)P技術(shù)問世至今各種主要的實現(xiàn)方法，及它們的基本工作原理，并分析它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞：P技術(shù)實現(xiàn)方法工作原理0引言采樣控制理論中有一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。P控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小.freelplitudeModulation)控制技術(shù)來實現(xiàn)的，其逆變器部分只能輸出頻率可調(diào)的方波電壓而不能調(diào)壓。等脈寬

2、P法正是為了克服PAM法的這個缺點(diǎn)發(fā)展而來的，是P法中最為簡單的一種。它是把每一脈沖的寬度均相等的脈沖列作為P波，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。相對于PAM法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡化了電路結(jié)構(gòu)，提高了輸入端的功率因數(shù)，但同時也存在輸出電壓中除基波外，還包含較大的諧波分量。1.2隨機(jī)P在上世紀(jì)70年代開始至上世紀(jì)80年代初，由于當(dāng)時大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般不超過5kHz，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波造成的振動引起了人們的關(guān)注。為求得改善，隨機(jī)P方法應(yīng)運(yùn)而生。其原理是隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為

3、限帶白噪聲(在線性頻率坐標(biāo)系中，各頻率能量分布是均勻的)，盡管噪音的總分貝數(shù)未變，但以固定開關(guān)頻率為特征的有色噪音強(qiáng)度大大削弱。正因為如此，即使在IGBT已被廣泛應(yīng)用的今天，對于載波頻率必須限制在較低頻率的場合，隨機(jī)P仍然有其特殊的價值；另一方面則說明了消除機(jī)械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率，隨機(jī)P技術(shù)正是提供了一個分析、解決這種問題的全新思路。1.3SP法SP(SinusoidalP)法是一種比較成熟的、目前使用較廣泛的P法。前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。SP法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，用脈沖寬度按正弦

4、規(guī)律變化而和正弦波等效的P波形即SP波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。該方法的實現(xiàn)有以下幾種方案。1.3.1等面積法該方案實際上就是SP法原理的直接闡釋，用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波，然后計算各脈沖的寬度和間隔，并把這些數(shù)據(jù)存于微機(jī)中，通過查表的方式生成P信號控制開關(guān)器件的通斷，以達(dá)到預(yù)期的目的。由于此方法是以SP控制的基本原理為出發(fā)點(diǎn)，可以準(zhǔn)確地計算出各開關(guān)器件的通斷時刻，其所得的的波形很接近正弦波，但其存在計算繁瑣，數(shù)據(jù)占用內(nèi)存大，不能

5、實時控制的缺點(diǎn)。1.3.2硬件調(diào)制法硬件調(diào)制法是為解決等面積法計算繁瑣的缺點(diǎn)而提出的，其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號，把接受調(diào)制的信號作為載波，通過對載波的調(diào)制得到所期望的P波形。通常采用等腰三角波作為載波，當(dāng)調(diào)制信號波為正弦波時，所得到的就是SP波形。其實現(xiàn)方法簡單，可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比較器來確定它們的交點(diǎn)，在交點(diǎn)時刻對開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以生成SP波。但是，這種模擬電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實現(xiàn)精確的控制。1.3.3軟件生成法由于微機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得用軟件生成SP波形變得比較容易，因此，軟件生成法也就應(yīng)運(yùn)而生。軟件生成法其實就是用軟件來實現(xiàn)調(diào)制的方

6、法，其有兩種基本算法，即自然采樣法和規(guī)則采樣法。1.3.3.1自然采樣法以正弦波為調(diào)制波，等腰三角波為載波進(jìn)行比較，在兩個波形的自然交點(diǎn)時刻控制開關(guān)器件的通斷，這就是自然采樣法。其優(yōu)點(diǎn)是所得SP波形最接近正弦波，但由于三角波與正弦波交點(diǎn)有任意性，脈沖中心在一個周期內(nèi)不等距，從而脈寬表達(dá)式是一個超越方程，計算繁瑣，難以實時控制。1.3.3.2規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法是一種應(yīng)用較廣的工程實用方法，一般采用三角波作為載波。其原理就是用三角波對正弦波進(jìn)行采樣得到階梯波，再以階梯波與三角波的交點(diǎn)時刻控制開關(guān)器件的通斷，從而實現(xiàn)SP法。當(dāng)三角波只在其頂點(diǎn)(或底點(diǎn))位置對正弦波進(jìn)行采樣時，由階梯波與三角波的

7、交點(diǎn)所確定的脈寬，在一個載波周期(即采樣周期)內(nèi)的位置是對稱的，這種方法稱為對稱規(guī)則采樣。當(dāng)三角波既在其頂點(diǎn)又在底點(diǎn)時刻對正弦波進(jìn)行采樣時，由階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的脈寬，在一個載波周期(此時為采樣周期的兩倍)內(nèi)的位置一般并不對稱，這種方法稱為非對稱規(guī)則采樣。規(guī)則采樣法是對自然采樣法的改進(jìn)，其主要優(yōu)點(diǎn)就是是計算簡單，便于在線實時運(yùn)算，其中非對稱規(guī)則采樣法因階數(shù)多而更接近正弦。其缺點(diǎn)是直流電壓利用率較低，線性控制范圍較