pwm技术实现方法综述论文

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1、PWM技术实现方法综述论文摘要：总结P技术问世至今各种主要的实现方法，及它们的基本工作原理，并分析它们各自的优缺点。关键词：P技术实现方法工作原理0引言采样控制理论中有一个重要结论：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。P控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小.freelplitudeModulation)控制技术来实现的，其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压。等脉宽

2、P法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的，是P法中最为简单的一种。它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为P波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。相对于PAM法，该方法的优点是简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但同时也存在输出电压中除基波外，还包含较大的谐波分量。1.2随机P在上世纪70年代开始至上世纪80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般不超过5kHz，电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注。为求得改善，随机P方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为

3、限带白噪声(在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的)，尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此，即使在IGBT已被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机P仍然有其特殊的价值；另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率，随机P技术正是提供了一个分析、解决这种问题的全新思路。1.3SP法SP(SinusoidalP)法是一种比较成熟的、目前使用较广泛的P法。前面提到的采样控制理论中的一个重要结论：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。SP法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦

4、规律变化而和正弦波等效的P波形即SP波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。该方法的实现有以下几种方案。1.3.1等面积法该方案实际上就是SP法原理的直接阐释，用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成P信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是以SP控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的的波形很接近正弦波，但其存在计算繁琐，数据占用内存大，不能

5、实时控制的缺点。1.3.2硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的，其原理就是把所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的P波形。通常采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SP波形。其实现方法简单，可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路，用比较器来确定它们的交点，在交点时刻对开关器件的通断进行控制，就可以生成SP波。但是，这种模拟电路结构复杂，难以实现精确的控制。1.3.3软件生成法由于微机技术的发展使得用软件生成SP波形变得比较容易，因此，软件生成法也就应运而生。软件生成法其实就是用软件来实现调制的方

6、法，其有两种基本算法，即自然采样法和规则采样法。1.3.3.1自然采样法以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较，在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断，这就是自然采样法。其优点是所得SP波形最接近正弦波，但由于三角波与正弦波交点有任意性，脉冲中心在一个周期内不等距，从而脉宽表达式是一个超越方程，计算繁琐，难以实时控制。1.3.3.2规则采样法规则采样法是一种应用较广的工程实用方法，一般采用三角波作为载波。其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断，从而实现SP法。当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的

7、交点所确定的脉宽，在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的，这种方法称为对称规则采样。当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称，这种方法称为非对称规则采样。规则采样法是对自然采样法的改进，其主要优点就是是计算简单，便于在线实时运算，其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦。其缺点是直流电压利用率较低，线性控制范围较