PWM控制的基本原理及相关概念

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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）。

% D3 w% W( e: _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。
' E, d# ~! `" ?* O: r  c1.PWM控制的基本原理
理论基础：
0 u2 T  u( y4 B2 I　　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。
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　图1　形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
1 p; K+ |% t8 Y/ k: a

面积等效原理：
' N0 S$ D  T5 @3 g　 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。

9 a* c5 c4 k/ H8 I4 A0 x
4 D% i5 }( }9 ?" l: A) A, k

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。

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$ S0 z7 k6 ~, M/ s) I

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。
& p3 B9 D- p' p' N# `　　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。
& J7 ^: f- V% \- r9 c　　PWM波形可等效的各种波形：
% L; d* V5 w* t' j0 U: s　　直流斩波电路：等效直流波形
5 n6 ]0 T% T( F　　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
  p9 Y  ^, L! t! P" B* X1 q+ P+ b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)。
" O- W& L: e  ~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。

; m3 q7 _% Y: C% I: Q  k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。
* f- Q6 B- p4 `  M; ]7 d9 Q

gaojun39

好东西
3 T% i0 i( s7 W' V顶一顶啊

zhangdsp

haodongxi kankan

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