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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）。
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6 @3 G( c( N/ U. G' A1 ~7 xPWM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* w! f( y, O! u. O: N1.PWM控制的基本原理
0 C4 M' |. P( _7 r X. Z理论基础：
' y- Z2 I( T- c 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
3 P: f" Y* v& O 面积等效原理：0 Q7 Y; W q3 y' H+ O2 z+ D( K
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。
: Q- y+ R& k6 q![]() x5 P+ b5 g, u2 u& ` s
& w d+ b6 A& A2 S- \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。4 S; k6 P! h/ ?) \6 K
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。; ?$ f1 M6 u+ P5 B" X |. o
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- V, w! ~! O$ ^% y! M* f- v& h图3 用PWM波代替正弦半波
; @1 g; k8 d/ X2 w' f 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。
) b' ~" k- e% n6 ?, s3 Y% l3 t 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。
6 p5 a/ m3 Q9 `* c- _ q* H! J: {/ E PWM波形可等效的各种波形：
+ P4 k5 O; |" T1 {- a' O2 C* K 直流斩波电路：等效直流波形
- L n+ j6 _1 r& g2 U 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。9 ]4 X) t9 P3 `9 |* E
2. PWM相关概念
& o; }+ S6 |) J4 L) t+ 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- e R- g; _) Y% y0 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。
$ m# ~ ?/ K9 E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)。& `( H5 R! D" a C/ l: @
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。
2 C( P% ?9 m+ R9 @双斜率 / 单斜率* j! d& A2 w# J) U; Y
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。
+ B& O \1 f; D& b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。
# r; f' R3 c0 W, h- z4 }4 F. u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。* J! R/ W$ S9 I. D
( v, o1 ?' g! T5 V4 L, J5 A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 F2 T# ^$ A9 z. n
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发表于 2009-5-7 22:24
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