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PWM控製基本原理詳解

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2012-11-4

PWM控製基本原理詳解: PWM脈寬調製,是靠改變脈衝(chong) 寬度來控製輸出電壓,通過改變周期來控製其輸出頻率。而輸出頻率的變化可通過改變此脈衝(chong) 的調製周期來實現。這樣,使調壓和調頻兩(liang) 個(ge) 作用配合一致,且於(yu) 中間直流環節無關(guan) ,因而加快了調節速度,改善了動態性能。由於(yu) 輸出等幅脈衝(chong) 隻需恒定直流電源供電,可用不可控整流器取代相控整流器,使電網側(ce) 的功率因數大大改善。利用PWM逆變器能夠抑製或消除低次諧波。加上使用自關(guan) 斷器件,開關(guan) 頻率大幅度提高,輸出波形可以非常接近正弦波。
PWM變頻電路具有以下特點:
1.    可以得到相當接近正弦波的輸出電壓
2.    整流電路采用二極管,可獲得接近1的功率因數
3.    電路結構簡單
4.    通過對輸出脈衝(chong) 寬度的控製可改變輸出電壓,加快了變頻過程的動態響應
現在通用變頻器基本都再用PWM控製方式,所以介紹一下PWM控製的原理
 PWM基本原理
脈寬調製(PWM)。控製方式就是對逆變電路開關(guan) 器件的通斷進行控製,使輸出端得到一係列幅值相等的脈衝(chong) ,用這些脈衝(chong) 來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(ge) 周期中產(chan) 生多個(ge) 脈衝(chong) ,使各脈衝(chong) 的等值電壓為(wei) 正弦波形,所獲得的輸出平滑且低次斜波諧波少。按一定的規則對各脈衝(chong) 的寬度進行調製,即可改變逆變電路輸出電壓的大小,也可改變輸出頻率。
在采樣控製理論中有一個(ge) 重要的結論,即衝(chong) 量相等而形狀不同的窄脈衝(chong) 加在具有慣性的環節上,其效果基本相同。衝(chong) 量既指窄脈衝(chong) 的麵積。這裏所說的效果基本相同。是指該環節的輸出響應波形基本相同。如把各輸出波形用傅裏葉變換分析,則它們(men) 的低頻段特性非常接近,僅(jin) 在高頻段略有差異。
                                                                         

根據上麵理論我們(men) 就可以用不同寬度的矩形波來代替正弦波,通過對矩形波的控製來模擬輸出不同頻率的正弦波。
例如,把正弦半波波形分成N等份,就可把正弦半波看成由N個(ge) 彼此相連的脈衝(chong) 所組成的波形。這些脈衝(chong) 寬度相等,都等於(yu)  ∏/n ,但幅值不等,且脈衝(chong) 頂部不是水平直線,而是曲線,各脈衝(chong) 的幅值按正弦規律變化。如果把上述脈衝(chong) 序列用同樣數量的等幅而不等寬的矩形脈衝(chong) 序列代替,使矩形脈衝(chong) 的中點和相應正弦等分的中點重合,且使矩形脈衝(chong) 和相應正弦部分麵積(即衝(chong) 量)相等,就得到一組脈衝(chong) 序列,這就是PWM波形。可以看出,各脈衝(chong) 寬度是按正弦規律變化的。根據衝(chong) 量相等效果相同的原理,PWM波形和正弦半波是等效的。對於(yu) 正弦的負半周,也可以用同樣的方法得到PWM波形。

在PWM波形中,各脈衝(chong) 的幅值是相等的,要改變等效輸出正弦波的幅值時,隻要按同一比例係數改變各脈衝(chong) 的寬度即可,因此在交-直-交變頻器中,整流電路采用不可控的二極管電路即可,PWM逆變電路輸出的脈衝(chong) 電壓就是直流側(ce) 電壓的幅值。
根據上述原理,在給出了正弦波頻率,幅值和半個(ge) 周期內(nei) 的脈衝(chong) 數後,PWM波形各脈衝(chong) 的寬度和間隔就可以準確計算出來。按照計算結果控製電路中各開關(guan) 器件的通斷,就可以得到所需要的PWM波形.

補充一點:PWM 是對‘脈衝(chong) 的寬度進行調製’。如果脈衝(chong) 的寬度是按正弦規律變化(進行調製)的,前麵加 ‘S’,稱為(wei) ‘SPWM’。

Tags:PWM,原理,詳解  
責任編輯:admin
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