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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( t5 ~, W2 ]2 F( \# Y8 M
* s7 ~# X. A' ]/ j% z+ [2 z" h* B0 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。
1 q8 F+ c8 c2 c1.PWM控制的基本原理 % R1 Z% k1 I. T: x
理论基础：
' t. l- d/ Q9 a- p+ @1 M2 f 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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3 W! Z. T& a$ S( m! F 图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
% N6 d0 E: i( {, ?. [- C8 G. E$ I% U 面积等效原理：
9 Y2 L4 Q" b4 O+ z# Z 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。
( O( d: b. g& N, H* x+ Z![]() # w+ x/ y" U. q( b% z8 B" C
4 ?2 O9 l. R; f& s3 U0 _9 N2 s/ j; {! y6 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。, K/ t. j/ A# C. y) ?5 G
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。1 k! @# a9 i+ Q: [) S K
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, ~7 H. X5 q2 Z5 }" n图3 用PWM波代替正弦半波
" ~ h, q9 V" f( R 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, U4 P, M" I' q; h2 \ e5 | 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。- Z# b8 O) R$ \8 z- g! F
PWM波形可等效的各种波形：9 k8 f7 w9 d6 k0 W
直流斩波电路：等效直流波形! I3 }5 d; q! t0 _
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。
% t8 p4 w1 l" H; {& Y, D. L* i( [2. PWM相关概念; Q, z' b5 }( R, ]% M
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
# v: E" |8 u4 d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。" d/ c; b- S5 u" |& o0 ]6 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)。
2 x3 F; Z# f5 v1 ?6 N3 @# R/ D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。$ A% e4 T% e3 e) r: ?
双斜率 / 单斜率
3 P* _# T; t. p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。
* s3 J; g5 D$ j" A" t7 b9 a4 W: [. d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 {5 X$ r0 d# f4 F* e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。/ }# ]8 A- {9 C8 T9 Y: o# s" O5 D
- l, |+ Z0 W; R9 w6 n( o L% Y4 ?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。. E! A4 ~7 m1 e- i. p
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发表于 2009-5-7 22:24
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