PWM控制原理要点
PWM控制原理
PWM控制原理PWM（Pulse Width Modulation）即脉宽调制技术，是一种通过改变脉冲信号的高电平时间占比来实现对电压、电流等信号的模拟调节的技术方法。
PWM控制原理主要包括：PWM信号生成、PWM信号加载、PWM信号解调和PWM控制应用等几个方面。
本文将从每个方面进行详细介绍。
1.PWM信号生成PWM信号生成通常通过计数器和比较器实现。
计数器负责产生一个周期性的方波信号，而比较器则用来与一个可调节的占空比参数进行比较生成PWM信号。
计数器的周期取决于所需的PWM信号频率，而占空比参数则决定了高电平的时间。
2.PWM信号加载PWM信号加载是指将PWM信号加载到需要控制的设备或器件上，例如将PWM信号加载到电机驱动模块上，通过改变PWM信号的占空比来调节电机转速。
通常会使用MOSFET或IGBT等功率开关器件来实现PWM信号的加载。
这些功率开关器件的开关速度要足够快，以充分利用PWM信号的调节性能。
3.PWM信号解调PWM信号解调是指将PWM信号转换成模拟量信号，以便进行后续的处理或控制。
解调的过程通常使用低通滤波器来平滑PWM信号，滤除高频成分，从而得到一个平均值相对稳定的模拟量信号。
解调的输出值与PWM信号的占空比成正比，因此可以实现对信号的精确控制。
4.PWM控制应用PWM控制的应用非常广泛，常见的应用包括：电机控制、照明调光、直流-直流转换器、交流-直流转换器、无线通信、数字音频等。
在电机控制中，PWM信号的占空比可以决定电机的转速，同时也可以实现对电机的逆变控制，例如反转、制动等功能。
在照明调光中，PWM信号的占空比可以决定灯光的亮度，通过改变PWM信号的占空比，可以实现灯光的调光功能。
在直流-直流转换器中，PWM信号可以控制开关管的开关频率和占空比，通过改变占空比可以实现输出电压或电流的调节。
总结：PWM控制利用脉冲信号的高电平时间占比来实现对电压、电流等信号的模拟调节。
pwm控制电机原理
pwm控制电机原理
PWM（Pulse Width Modulation）控制电机原理是通过改变信
号的脉冲宽度来控制电机的转速。
PWM信号是一种周期性变
化的方波信号，通过调整方波的高电平时间（即脉冲宽度）与周期之间的比例关系，可以达到控制电机转速的目的。
具体来说，当PWM信号的高电平时间占整个周期的比例较大时，电机会以较高的转速运行；而当高电平时间占比较小时，则电机转速较低。
这是因为在高电平期间，电机会根据高电平的持续时间来接收电能并转动，而在低电平期间则不接收电能。
PWM信号的频率也会影响电机的控制效果。
通常情况下，较
高的PWM频率能够使电机的转速变化更加平滑。
另外，
PWM控制电机的精细程度取决于方波的分辨率，即方波的脉
冲宽度级别。
分辨率越高，可以实现的转速调节级别就越多。
因此，在设计PWM控制电机时，需要考虑适当选择PWM信
号的频率和分辨率。
总结起来，PWM控制电机的原理是根据调整方波信号的脉冲
宽度来控制电机的转速。
通过改变方波的高电平时间与周期的比例关系，以及选择适当的PWM频率和分辨率，可以实现对
电机转速的精确控制。
PWM控制电路原理
PWM控制电路原理
PWM（Pulse Width Modulation）控制电路是一种通过改变矩
形波脉宽来控制电压或电流输出的技术。
它通过在一个周期内改变矩形波的高电平时间（即脉宽），从而改变电路输出的平均值。
PWM控制电路的原理基于以下几个要点：
1. 时钟信号：PWM控制电路需要一个时钟信号作为基准。
这
个时钟信号的频率决定了矩形波的周期。
2. 设定值（Set Point）：PWM控制电路的输入是一个设定值，即所期望的输出值。
例如，如果控制电路是用来控制电机的转速，设定值就是所期望的转速。
3. 反馈信号：PWM控制电路通过一个反馈信号来获取实际的
输出值。
例如，对于电机转速控制电路，可以使用一个速度传感器来获取实际转速。
4. 比较器：PWM控制电路会将设定值和反馈信号进行比较，
得到一个误差值。
比较器通常会产生一个高电平或低电平的输出，表示误差的方向。
5. 控制器：PWM控制电路的核心是一个控制器，它根据比较
器的输出来调整矩形波的脉宽。
控制器可以采用不同的算法，例如比例控制、积分控制和微分控制等。
6. 动作执行器：PWM控制电路的最终目的是通过改变输出的平均值来控制某个设备或系统。
动作执行器可以是一个开关，也可以是一个控制电压或电流的电路。
根据控制器的算法不同，PWM控制电路可以实现不同的控制效果，例如稳定输出、精确调节和快速响应等。
它在各个领域都有应用，包括电机控制、照明调光、数码电子和通信等。
pwm调速系统工作原理
pwm调速系统工作原理
PWM调速系统是基于脉宽调制（Pulse Width Modulation）原
理进行的调速系统。
其工作原理如下：
1. 输入信号：首先，系统会接收来自控制器的输入信号，该信号代表了需要调整转速的目标值。
2. 参考信号生成：系统会将输入信号与某个参考信号进行比较，生成一个误差信号。
这个参考信号可以是一个固定频率的方波信号。
3. 比较器：误差信号会被送入一个比较器中，与一个可调的正弦波或三角波信号进行比较。
4. 脉冲调制：比较器的输出信号会传递给脉冲调制器，通过调整它的输入信号的占空比，可以得到一个与误差信号幅度成正比的脉冲宽度。
5. 脉冲产生：脉冲调制器会产生一串脉冲信号，其宽度与误差信号的幅度成比例。
脉冲信号的频率通常为固定值，而占空比会随误差信号变化。
6. 控制信号输出：脉冲信号会被传递到一个功率放大器，然后经过滤波器去除高频噪声。
最后，滤波后的信号会被转换为适合电机的控制信号，用于调整电机的转速。
通过以上工作原理，PWM调速系统可以实现精确的转速控制，
可以应用于各种需要调速的设备和系统，如电机驱动、照明控制等。
四种pwm控制技术的原理
四种pwm控制技术的原理
PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种常用的数字控制技术，用于实现模拟信号的精确控制。
它通过改变信号的脉冲宽度来控制信号的平均电压或电流。
下面是四种常见的PWM控制技术及其原理：
1. 占空比控制：占空比是PWM信号高电平与周期之比。
通过改变占空比可以控制输出信号的平均电压或电流。
占空比越大，输出信号的平均电压或电流越大；占空比越小，输出信号的平均电压或电流越小。
这种方法简单易行，适用于许多应用场合。
2. 脉冲数改变：这种方法通过改变PWM信号每个周期中的脉冲数来控制输出信号的平均电压或电流。
脉冲数越多，输出信号的平均电压或电流越大；脉冲数越少，输出信号的平均电压或电流越小。
脉冲数改变时，周期保持不变。
这种方法常用于需要精确控制输出信号的平均电压或电流的应用。
3. 频率调制：这种方法通过改变PWM信号的频率来控制输出信号的平均电压或电流。
频率越高，输出信号的平均电压或电流越大；频率越低，输出信号的平均电压或电流越小。
输出的平均功率受频率的影响最小，可以实现高效的能量转换。
频率调制一般使用较高的固定占空比。
4. 相位移控制：这种方法通过改变PWM信号相位来控制输出信号的平均电压或电流。
相位移正比于输出信号的平均电压或电流。
相位移控制可以实现交流电源的电压或电流控制，广泛应用于电网有功功率控制和无功功率控制。
这四种PWM控制技术可以根据具体应用的需要选择合适的方式，以实现对输出信号的精确控制。
PWM控制的基本原理
PWM控制的基本原理PWM（脉宽调制）是一种通过调节信号的脉冲宽度来控制电平的技术。
在PWM控制中，信号的占空比代表了脉冲高电平占总周期的比例。
通过改变占空比，我们可以控制电平的平均值，从而实现对电路或设备的精确控制。
1.基本脉冲：PWM信号由一系列连续的周期性脉冲组成。
每个脉冲有两个重要的参数：周期和占空比。
周期表示脉冲的总长度，通常以时间单位（如毫秒）表示。
占空比则是指高电平时间占整个周期的比例。
2.控制电平：欲控制的电平通常是目标设备上的电平。
比如，在直流电机驱动器中，我们可以使用PWM信号来控制电机的转速。
通过改变PWM信号的占空比，我们可以控制电机驱动器向电机传递的平均电压，从而实现精确控制。
3.离散信号：PWM信号是一种离散信号，每个脉冲的宽度都是固定的。
脉冲宽度的改变通过改变连续脉冲的数量或周期来实现。
4.调制：PWM控制的关键在于对脉冲宽度的调制。
通常，我们使用一个周期固定的信号（称为时基信号）和一个可变宽度的调制信号进行调制。
调制信号的宽度决定了脉冲的宽度。
5.运算：在PWM控制器中，时基信号和调制信号经过运算，生成最终PWM信号。
运算器通常是一个计数器或定时器，用于产生时基信号。
调制信号则是通过外部信号，例如微控制器或其他传感器采集到的数据。
6.占空比计算：占空比是根据调制信号的宽度计算得出的。
通常，占空比可以通过将脉冲宽度与周期进行比较来计算。
占空比值的范围通常是0到1之间，可以表示为百分数或小数。
7.输出：PWM信号的输出可以通过各种方式实现，例如在数字电路中可以使用开关元件（如晶体管）将PWM信号转换为电源电平。
在模拟电路中，PWM信号可以通过滤波电路进行平滑处理，从而获得所需的电平。
总结来说，PWM控制的基本原理是通过改变脉冲的宽度（占空比），来间接改变控制电平的平均电压。
PWM控制广泛应用于各种领域，包括电机驱动、LED亮度调节、数模转换等。
它具有高精度、高效率和简单设计的优点，因此在现代电子控制系统中得到了广泛应用。
pwm直流电机控制原理
pwm直流电机控制原理
PWM（脉宽调制）是一种控制技术，可以用于控制直流电机的转速和方向。
它通过改变信号的脉冲宽度来控制电机驱动电压的大小。
在PWM控制中，周期性地产生一个固定频率的方波信号，即PWM信号。
这个信号的高电平时间（脉冲宽度）可以根据需要进行调整。
脉冲宽度越长，电机接收到的驱动电压就越高，转速也会相应增加。
脉冲宽度越短，则驱动电压越低，转速也会减小。
PWM信号的周期必须远远小于电机的机械响应时间，以确保控制的稳定性。
频率一般设定在几千赫兹到几十千赫兹之间，以避免电机产生噪音。
脉冲宽度的调整则通过改变占空比（高电平时间与周期的比值）来实现。
在具体的实现中，通常使用微控制器或专用的PWM控制器来产生PWM信号。
通过改变占空比的值，控制电机的转速。
例如，当占空比为50%时，电机接收到的驱动电压为平均值的一半，电机转速为额定转速的一半；当占空比为100%时，电机接收到的驱动电压为最大值，电机转速为最大转速。
为了实现方向控制，可以使用H桥电路。
H桥电路可以控制电流的方向，从而改变电机的转向。
通过控制H桥的开关状态，可以将电机正反转。
综上所述，PWM控制技术通过改变信号的脉冲宽度来控制直
流电机的转速和方向。
通过微调占空比的值，可以精确控制电机的转速，并利用H桥电路控制电机的转向。
简述pwm控制技术原理
简述pwm控制技术原理
脉宽调制（PWM）是一种常用的电子控制技术，通过调节信号的占空比来控制输出信号的平均功率。
PWM控制技术常用于电力电子、自动控制、通信等领域。
PWM控制技术的原理如下：
1. 基本原理：PWM控制技术基于周期性的高电平（ON）和低电平（OFF）信号。
在一个固定的时间周期内，通过改变高电平和低电平信号的持续时间比例（即占空比），可以实现对输出信号的平均功率的调节。
2. 信号生成：PWM控制技术需要产生一个周期性的方波信号作为控制信号。
可以使用定时器或计数器来生成这个周期性的信号，根据设定的频率来确定每个周期的时间长度。
3. 调节占空比：在每个周期内，通过改变高电平信号的持续时间来调节占空比。
占空比定义为高电平信号的持续时间与一个周期的总时间之比。
例如，一个占空比为50%的PWM信号表示高电平和低电平信号的时间相等。
4. 输出控制：PWM信号经过一个滤波器，将高频的方波信号转换为模拟信号。
根据PWM 信号的占空比，滤波器输出的模拟信号的平均值相应地调节。
通过控制占空比，可以实现对输出信号的电压、电流或功率进行精确的控制。
PWM控制技术的优点包括高效性、精确性和可靠性。
由于输出信号是由开关器件的开关状态决定的，因此可以快速响应和调节输出信号。
PWM技术广泛应用于电机控制、LED调光、电源变换器等领域，以实现精确的控制和节能的效果。
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PWM控制技术主要内容：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析，PWM整流电路。
重点：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。
难点：PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析。
基本要求：掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，了解PWM 逆变电路的谐波分析，了解跟踪型PWM逆变电路，了解PWM整流电路。
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）。
第3、4章已涉及这方面内容: 第3章：直流斩波电路采用，第4章有两处：4.1节斩控式交流调压电路，4.4节矩阵式变频电路。
本章内容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。
本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术，也介绍PWM整流电路1 PWM控制的基本原理理论基础：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。
图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图6-2a所示。
其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b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。
图6-2 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。
图6-3 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。
等幅PWM波和不等幅PWM波：由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波，如直流斩波电路及本章主要介绍的PWM逆变电路，6.4节的PWM整流电路。
输入电源是交流，得到不等幅PWM波，如4.1节讲述的斩控式交流调压电路，4.4节的矩阵式变频电路。
基于面积等效原理，本质是相同的。
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。
PWM波形可等效的各种波形：直流斩波电路：等效直流波形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逆变电路及其控制方法目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。
逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。
本节内容构成了本章的主体PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的几乎都是电压型。
（1）计算法和调制法1、计算法根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形。
缺点：繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化2、调制法输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称；与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM的要求。
调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波；调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也能得到等效的PWM波。
结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明：设负载为阻感负载，工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。
控制规律：u o正半周，V1通，V2断，V3和V4交替通断，负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段为正，一段为负，负载电流为正区间，V1和V4导通时，u o等于U d，V4关断时，负载电流通过V1和V D3续流，u o=0，负载电流为负区间，i o为负，实际上从V D1和V D4流过，仍有u o=U d，V4断，V3通后，i o从V3和V D1续流，u o=0，u o总可得到U d和零两种电平。
u o负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，u o可得-U d和零两种电平。
图6-4 单相桥式PWM逆变电路单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在u r和u c的交点时刻控制IGBT的通断。
u r正半周，V1保持通，V2保持断，当u r>u c 时使V4通，V3断，u o=U d，当u r<u c时使V4断，V3通，u o=0。
u r负半周，V1保持断，V2保持通，当u r<u c时使V3通，V4断，u o=-U d，当u r>u c时使V3断，V4通，u o=0，虚线u of 表示u o的基波分量。
波形见图6-5。
图6-5 单极性PWM控制方式波形双极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在u r半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负。
在u r一周期内，输出PWM波只有±U d两种电平，仍在调制信号u r和载波信号u c的交点控制器件通断。
u r 正负半周，对各开关器件的控制规律相同，当u r >u c时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号，如i o>0，V1和V4通，如i o<0，V D1和V D4通，u o=U d，当u r<u c时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号，如i o<0，V2和V3通，如i o>0，V D2和V D3通，u o=-U d。
波形见图6-6。
单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制。
图6-6 双极性PWM控制方式波形双极性PWM控制方式（三相桥逆变）：见图6-7。
三相PWM控制公用u c，三相的调制信号u rU、u rV和u rW依次相差120°。
U相的控制规律：当u rU>u c时，给V1导通信号，给V4关断信号，u UN´=U d/2，当u rU<u c时，给V4导通信号，给V1关断信号，u UN´=-U d/2；当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是V D1(V D4)导通。
u UN´、图6-7 三相桥式PWM型逆变电路u VN´和u WN´的PWM波形只有±U d/2两种电平，u UV波形可由u UN´-u VN´得出，当1和6通时，u UV=U d，当3和4通时，u UV=－U d，当1和3或4和6通时，u UV=0。
波形见图6-8。
输出线电压PWM波由±U d和0三种电平构成，负载相电压PWM波由(±2/3)U d、(±1/3)U d 和0共5种电平组成。
图6-8 三相桥式PWM逆变电路波形防直通死区时间：同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。
死区时间的长短主要由器件关断时间决定。
死区时间会给输出PWM波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。
特定谐波消去法(Selected Harmonic Elimination PWM—SHEPWM)：计算法中一种较有代表性的方法，图6-9。
输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和π），共6个开关时刻可控。
为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。
首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜对称，即：)()(πωω+-=t u t u (6-1)图6-9 特定谐波消去法的输出PWM 波形其次，为消除谐波中余弦项，使波形在半周期内前后1/4周期以π/2为轴线对称。
)()(t u t u ωπω-= (6-2) 四分之一周期对称波形，用傅里叶级数表示为：∑∞==,...5,3,1ns i n )(n t n a t u ωω (6-3)式中，a n 为 ⎰=20n s i n )(4πωωωπt td n t u a图6-9，能独立控制a 1、a 2和a 3共3个时刻。
该波形的a n 为)c o s 2c o s 2c o s 21(2])s i n 2(s i n 2)s i n 2(s i n 2[4321d 23d 0n 32211αααπωωωωωωωωππn n n n U t d t n U t td n U t d t n U t td n U a a d a a d a a a d -+-=-++-+=⎰⎰⎰⎰ (6-4) 式中n=1,3,5,…确定a 1的值，再令两个不同的a n =0，就可建三个方程，求得a 1、a 2和a 3。
消去两种特定频率的谐波：在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消，可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：)cos 2cos 2cos 21(2321d 1αααπ-+-=U a0)7cos 27cos 27cos 21(720)5cos 25cos 25cos 21(52321d 7321d 5=-+-==-+-=αααπαααπU a U a (6-5) 给定a 1，解方程可得a 1、a 2和a 3。
a 1变，a 1、a 2和a 3也相应改变。
一般，在输出电压半周期内器件通、断各k 次，考虑PWM 波四分之一周期对称，k 个开关时刻可控，除用一个控制基波幅值，可消去k －1个频率的特定谐波，k 越大，开关时刻的计算越复杂。
除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法，在6.3节介绍（2）异步调制和同步调制载波比——载波频率f c 与调制信号频率f r 之比，N= f c / f r 。
根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 调制方式分为异步调制和同步调制：1、异步调制异步调制——载波信号和调制信号不同步的调制方式。
通常保持f c 固定不变，当f r 变化时，载波比N 是变化的。
在信号波的半周期内，PWM 波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。
当f r 较低时，N 较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称的不利影响都较小，当f r 增高时，N 减小，一周期内的脉冲数减少，PWM 脉冲不对称的影响就变大。
因此，在采用异步调制方式时，希望采用较高的载波频率，以使在信号波频率较高时仍能保持较大的载波比。