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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）。; G0 @" N: i& U8 [
8 ^. J) o5 U! P* s' C5 hPWM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。
- g, O( F( X6 l% y, G1.PWM控制的基本原理
: I" ]; h$ e; C0 W) a) h' X( o" \4 [% O理论基础：
. P% s; k; N4 I2 k7 ~ 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。 $ y5 W v; i( y' R4 F
![]() e8 d' w# ~- [
, T# P+ m% D; W* |4 Z4 l. J 图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
$ S# ?' V6 \6 S! U! G 面积等效原理：
% Z6 M) p2 f# i% j 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。
0 T" { G: i* H; u![]() 2 ?& G$ ?" ~( a3 d6 @% I
+ X4 |$ ~3 ?& z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。
7 S0 I; N& N+ R7 h6 g7 oSPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。: t( q# K# d( l( H, ]
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: Z# ~ E B' z# a7 L6 ~- n( Z& A8 h
图3 用PWM波代替正弦半波
* f$ T5 Z {2 U8 P( v- z' }4 \3 v! C+ q- } 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。
) V2 c9 [% ^4 Q 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。% z7 M9 a& r9 g I1 e4 ]
PWM波形可等效的各种波形：$ {+ N+ j/ O! e: k U# e$ y% z4 }+ T
直流斩波电路：等效直流波形9 A3 j! h2 d5 C! G1 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。/ z6 P8 t3 O/ R& P/ a6 y; r
2. PWM相关概念
+ d7 C7 Y6 f; M/ ?8 ?, `( V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
0 \) Y. m! q+ ?( s" R" O2 e% d: X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。
! t6 m) x( `1 ~+ ~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)。0 D; b. S6 }, y6 f- r8 c5 X3 x
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。
. ?' [7 o: j' ^0 b- W) @% ?# e双斜率 / 单斜率
( B4 @) I4 k2 x. E- y* Y! Q: Z7 J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。+ ~; m$ i" U% j% W8 @" 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。
5 U( E# m8 y- t/ C+ E# P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。4 g' n7 x( r5 ~; l* h# e
2 W! h2 N* [/ S7 F, d* _* L
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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