pwm控制技術(shù)論文

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1、PWM控制技術(shù)論文西安科技大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化1401班趙蕾14060601022016年6月12日PWM控制技術(shù)趙蕾（電氣與控制工程學(xué)院電氣1401班1406060102）簡介：PWM（PulseWidthModulation)控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需的波形（含形狀和幅值）。通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓。廣泛的應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和閥門控制，比如電動(dòng)車電機(jī)調(diào)速就是使用這種方式。脈寬調(diào)制（PWM，PulseWidthModulat

2、ion）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個(gè)具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。關(guān)鍵詞：PWM；電力；計(jì)算機(jī)關(guān)于PWM技術(shù)基本原理：采樣控制理論中有一個(gè)重要的理論：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(shí)，其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積。這里所說的效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如果把各輸入波形用傅里葉變換分析，則其低頻段非常

3、接近，僅在高頻略有差異。（面積等效原理）這是PWM控制技術(shù)的重要基礎(chǔ)理論。特點(diǎn)：開關(guān)電源一般都采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，其特點(diǎn)是頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高。然而，由于其開關(guān)器件工作在高頻通斷狀態(tài)，高頻的快速瞬變過程本身就是一電磁騷擾（EMD）源，它產(chǎn)生的EMI信號有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度。若把這種電源直接用于數(shù)字設(shè)備，則設(shè)備產(chǎn)生的EMI信號會變得更加強(qiáng)烈和復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)：PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換?？蓪⒃肼曈绊懡档阶畹?。對噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對于模擬控制

4、的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。由于PWM可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)。由此在交流傳動(dòng)及至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。PWM控制技術(shù)大致可以分為三類：●正弦PWM（包括電壓、電流或磁通的正弦為目標(biāo)的各種PWM方案，多重PWM也應(yīng)歸于此類）。正弦PWM已為人們所熟知。旨在改善輸出電壓、電流波形、降低電源系統(tǒng)諧波的多重PWM技術(shù)在大功率變頻器中有其獨(dú)特的優(yōu)勢。●優(yōu)化PWM優(yōu)化PWM所追求的是實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變率（THD）最小、電壓利用率最高、效

5、率最優(yōu)，及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。●隨機(jī)PWMSPWM（正弦脈寬調(diào)制）引言：工程實(shí)際中應(yīng)用最多的是正弦PWM法（簡稱SPWM),它是在每個(gè)周期內(nèi)輸出若干個(gè)寬窄不同的矩形脈沖波，每一矩形波的面積近似對應(yīng)正弦波各相應(yīng)每一份的正弦波形下的面積可用一個(gè)與該面積相等的矩形來代替，于是正弦波形所包圍的面積可用這N個(gè)等幅不等寬的矩形脈沖面積來等效。各矩形脈沖的寬度可自由理論計(jì)算得出，但在實(shí)際應(yīng)用中常由正弦調(diào)制波和三角形載波相比較的方式來確定脈沖：因?yàn)榈妊切尾ǖ膶挾茸陨舷蛳率蔷€性變化的，所以當(dāng)它與某一光滑曲線相交時(shí)，可得到一組

6、幅值不變而寬度正比于該曲線函數(shù)值的矩形脈沖。若使脈沖寬度與正弦函數(shù)值成比例，則也可以生成SPWM波形。在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律來安排。當(dāng)正弦值為最大值時(shí)，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則最小。反之，當(dāng)正弦值較小，脈沖的寬度也小，而脈沖間的間隔則較大，這樣的電壓脈沖系列可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大為減小，稱為正弦波脈沖調(diào)制。1.單極性SPWM法(1)調(diào)制波和載波：曲線①是正弦調(diào)制波，其周期決定于需要的調(diào)頻比kf，振幅值決定于ku,曲線②是采用等腰三角波的載波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于ku

7、=1時(shí)正弦調(diào)制波的振幅值，每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相同(即單極性)。調(diào)制波和載波的交點(diǎn)，決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖音的間隔寬度，每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的?！?2)單極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：每半個(gè)周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個(gè)逆變器件中，只有一個(gè)器件按脈沖系列的規(guī)律時(shí)通時(shí)斷地工作，另一個(gè)完全截止；而在另半個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)器件的工況正好相反，流經(jīng)負(fù)載ZL的便是正、負(fù)交替的交變電流。圖：單極性SPWM2.雙極性SPWM法(1)調(diào)制波和載波：雙極型控制則是指在輸出波形的半周期內(nèi)，逆變器同一橋壁中的兩只元件均處于開關(guān)狀態(tài)，

8、但他們之間的關(guān)系是互補(bǔ)的，即通斷狀態(tài)彼此是相反交替的。這樣輸出波形在任何半周期內(nèi)都會出現(xiàn)正、負(fù)極性電壓交替的情況，故稱之為雙極性控制。與單極性控制方式相比，載波和控制波都變成了有正、負(fù)半周的交流方式，其輸出矩形波也是任意半周中均出現(xiàn)正負(fù)交替的情況。調(diào)制波仍為正弦波，其周期決定于kf，振幅決