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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）。* W% J% t0 v5 ]8 B) l' H" k
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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。 ; u0 T; F3 ^/ u5 H K1 e
1.PWM控制的基本原理
2 v: Y- o9 q5 _+ {* t& h0 S理论基础：
: s& v% t) s$ X v1 R& s 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。
( g, Y/ ^" ]: y K `![]() 1 n+ h( w; e. T0 D( _' L' v5 i* U
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图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
/ h6 Z4 o) h) P- |# \ 面积等效原理：- |0 t7 B+ [0 o7 V0 f
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。; P( j$ e$ k. `1 t# f3 T* o
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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。
, Q. B/ m- i# V HSPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。# u% ~: W% U8 E& B- P# T
![]() 6 [1 Q& V& f1 r+ c: E! _
8 v9 k5 v. Y( d6 M! w图3 用PWM波代替正弦半波
Y5 m7 ^2 ^5 C6 W. i- ] 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。" a5 Y: |1 w1 G. h+ w
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。! o2 p; }7 u. E# _5 q
PWM波形可等效的各种波形：
2 b4 U. V9 \8 l* q; C 直流斩波电路：等效直流波形6 q; R1 f' x z* \7 H4 f4 {' F2 {
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。# ^' j; s/ R. `2 d; O" V1 j
2. PWM相关概念
% f z; n! m' A* v# v1 E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
6 y1 G' ]6 w/ `8 n5 ] A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。0 \7 G% T$ L0 i: o4 n
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)。* J4 }4 S* \7 w4 `7 }% @9 k3 a
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。" c5 M0 ]2 o) l! B, w e! w
双斜率 / 单斜率$ a' z) ~- |4 c B) [
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。
) D, E2 e2 e) O" ?- M% G; z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。
3 v6 m6 R. j8 z0 Z! D* z; N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。! N( {! ~6 ~5 X
. @; Q l7 w1 w3 p: s; g# V+ c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。1 O& G/ j0 y+ D1 X8 s2 t! d
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发表于 2009-5-7 22:24
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