PWM控制原理(精编文档).doc
pwm控制器电路原理
PWM控制器电路原理详解什么是PWM控制器？PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）控制器是一种通过控制信号的脉宽来控制电路的开关状态的电子设备。
它可以将一个模拟信号转换为一个数字信号，并通过调整数字信号的脉宽来控制输出电路的平均电压或电流。
PWM控制器主要由一个比较器、一个计时器和一个输出驱动器组成。
比较器用于比较输入信号和计时器的计数值，计时器用于生成一个可调节的周期性信号，输出驱动器则根据比较器的结果来控制输出信号的状态。
PWM控制器的工作原理PWM控制器的工作原理基于脉宽调制技术，通过调整信号的脉宽来控制电路的输出。
其基本原理如下：1.计时器产生周期性信号：PWM控制器中的计时器会根据设定的参数，如频率和占空比，产生一个周期性的信号。
这个信号的周期决定了PWM信号的频率，而占空比则决定了PWM信号的高电平时间与周期时间的比例。
2.输入信号与计时器进行比较：PWM控制器会将输入信号与计时器的计数值进行比较。
计数值与设定的占空比相关，当计数值小于输入信号时，输出信号为高电平，否则为低电平。
3.输出驱动器控制输出信号：根据比较器的结果，输出驱动器会控制输出信号的状态。
当比较器判定输入信号大于计数值时，输出驱动器会将输出信号置为高电平；反之，输出信号则为低电平。
4.通过滤波器平滑输出信号：PWM输出信号通常需要通过一个低通滤波器进行平滑处理，以去除高频成分，得到平均电压或电流。
PWM控制器的优点和应用PWM控制器具有以下优点：1.高效性：PWM控制器通过对电路的开关状态进行调整，可以实现高效的能量转换。
由于开关状态只有两种，能量损耗较小，效率较高。
2.精确性：PWM控制器可以通过调整脉宽来精确地控制输出电路的平均电压或电流。
通过改变脉宽，可以实现对输出信号的精确控制。
3.灵活性：PWM控制器可以根据需要调整频率和占空比，以适应不同的应用场景。
频率可以控制输出信号的响应速度，占空比可以调整输出信号的幅值。
pwm控制器,PWM功能原理
pwm控制器,PWM功能原理
pwm 控制器，PWM 功能原理
脉宽调制（PWM）是指用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。
许多微控制器内都包含PWM 控制器。
pwm 控制器基本原理
PWM 控制基本原理依据：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相同。
PWM 控制原理，将波形分为6 等份，可由6 个方波等效替代。
脉宽调制的分类方法有多种，如单极性和双极性，同步式和异步式，矩形波调制和正弦波调制等。
单极性PWM 控制法指在半个周期内载波只在一个方向变换，所得PWM 波形也只在一个方向变化，而双极性PWM 控制法在半个周期内载波在两个方向变化，所得PWM 波形也在两个方向变化。
根据载波信号同调制信号是否保持同步，PWM 控制又可分为同步调制和异步调制。
矩形波脉宽调制的特点是输出脉宽列是等宽的，只能控制一定次数。
pwm的具体原理
pwm的具体原理
PWM（脉宽调制）是一种采用脉冲的宽度来调制信号的技术。
其基本原理是通过改变脉冲的宽度，从而改变信号的平均功率。
在PWM的实现过程中，主要包括以下几个步骤：
1. 设定基准信号：首先需要确定一个基准信号，即频率固定、幅度一致的连续周期信号，可以是正弦波、方波等。
该信号的周期决定了PWM信号的刷新频率。
2. 设定调制信号：接下来需要确定一个调制信号，即用于改变基准信号脉冲宽度的信号。
调制信号通常是一个较低频率的信号，其幅度表示要控制的参数的大小。
3. 比较器运算：比较器会不断地将调制信号与基准信号进行比较，当基准信号的值高于调制信号时，输出高电平，当基准信号的值低于调制信号时，输出低电平。
4. 设置脉宽：根据比较器的输出，可以确定脉冲宽度。
当调制信号较大时，比较器输出的高电平时间较长，脉冲宽度增大；当调制信号较小时，比较器输出的高电平时间较短，脉冲宽度减小。
5. 输出PWM信号：经过调整后的脉冲宽度被用来控制目标器件，例如直流电机、电子元件等。
PWM信号具有周期性、平
均功率可控的特点，可以精确地控制目标设备的工作状态。
需要注意的是，由于PWM信号是由一系列高低电平的脉冲组
成的，所以其平均值表示的不是直流电压或电流的实际大小，而是平均功率的调节。
因此，在使用PWM进行控制时，需要目标器件能够接受PWM信号并进行相应的处理，以实现对参数的精确调节。
PWM控制基本原理详解
PWM控制基本原理详解PWM控制基本原理详解PWM控制基本原理详解： PWM脉宽调制，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率。
而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。
这样，使调压和调频两个作用配合一致，且于中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。
由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，可用不可控整流器取代相控整流器，使电网侧的功率因数大大改善。
利用PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波。
加上使用自关断器件，开关频率大幅度提高，输出波形可以非常接近正弦波。
PWM变频电路具有以下特点：1. 可以得到相当接近正弦波的输出电压2. 整流电路采用二极管，可获得接近1的功率因数3. 电路结构简单4. 通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压，加快了变频过程的动态响应现在通用变频器基本都再用PWM控制方式，所以介绍一下PWM 控制的原理PWM基本原理脉宽调制（PWM）。
控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。
也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
在采样控制理论中有一个重要的结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。
冲量既指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同。
是指该环节的输出响应波形基本相同。
如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们的低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。
根据上面理论我们就可以用不同宽度的矩形波来代替正弦波，通过对矩形波的控制来模拟输出不同频率的正弦波。
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个彼此相连的脉冲所组成的波形。
这些脉冲宽度相等，都等于∏／n ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。
pwm控制器,PWM功能原理
pwm 控制器，PWM 功能原理
脉宽调制（PWM）是指用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。
许多微控制器内都包含PWM 控制器。
pwm 控制器基本原理
PWM 控制基本原理依据：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相同。
PWM 控制原理，将波形分为6 等份，可由6 个方波等效替代。
脉宽调制的分类方法有多种，如单极性和双极性，同步式和异步式，矩形波调制和正弦波调制等。
单极性PWM 控制法指在半个周期内载波只在一个方向变换，所得PWM 波形也只在一个方向变化，而双极性PWM 控制法在半个周期内载波在两个方向变化，所得PWM 波形也在两个方向变化。
根据载波信号同调制信号是否保持同步，PWM 控制又可分为同步调制和异步调制。
矩形波脉宽调制的特点是输出脉宽列是等宽的，只能控制一定次数。
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。
pwm电机调速原理
pwm电机调速原理PWM电机调速原理。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种通过改变脉冲宽度来控制电机转速的技术。
在实际应用中，PWM电机调速广泛应用于各种电动车、工业生产设备、家用电器等领域。
本文将介绍PWM电机调速的原理及其应用。
1. PWM电机调速原理。
PWM电机调速的原理是通过改变电机输入的脉冲宽度来控制电机的平均电压，从而实现电机的调速。
具体来说，当PWM信号的占空比增大时，电机接收到的平均电压也随之增大，电机转速也相应增加；反之，当PWM信号的占空比减小时，电机接收到的平均电压减小，电机转速也相应减小。
通过这种方式，可以实现对电机转速的精确控制。
2. PWM电机调速的优势。
与传统的电压调速方式相比，PWM电机调速具有以下优势：（1）精度高，PWM电机调速可以实现对电机转速的精确控制，可以满足不同应用场景对电机转速精度的要求。
（2）效率高，由于PWM电机调速是通过改变脉冲宽度来控制电机转速，因此可以在不同转速下实现电机的高效工作，提高电机的能效比。
（3）响应快，PWM电机调速可以在短时间内实现对电机转速的调节，响应速度快，适用于对转速要求快速变化的场景。
3. PWM电机调速的应用。
PWM电机调速广泛应用于各种电动车、工业生产设备、家用电器等领域。
以电动车为例，电动车的电机需要根据车速的变化实时调整转速，以实现对车速的精确控制。
而PWM电机调速技术可以满足这一需求，提高电动车的动力性能和能效比。
在工业生产设备中，PWM电机调速可以根据生产工艺的要求实时调整电机转速，提高生产效率和产品质量。
在家用电器中，如空调、洗衣机等，也广泛应用了PWM电机调速技术，实现对电机转速的精确控制，提高了产品的性能和节能效果。
4. 结语。
总的来说，PWM电机调速是一种高效、精确、响应速度快的电机调速技术，具有广泛的应用前景。
随着电动化、智能化的发展，PWM电机调速技术将在更多领域得到应用，并不断完善和提升。
pwm控制的工作原理
pwm控制的工作原理
PWM（Pulse Width Modulation）是一种常用的调节输出信号的方法，其工作原理是通过改变脉冲的宽度来控制输出信号的平均功率。
具体而言，PWM的工作原理是将一个固定频率的方波信号周期性地调节脉冲的宽度，使得脉冲宽度与要输出的模拟信号的幅值成比例。
在一个完整的周期内，脉冲的宽度和高电平的时间段（通常为1）之间相对比例，而低电平的时间段则是不断变化的。
通过改变脉冲的宽度，可以使得脉冲的平均值对应不同的模拟信号幅值。
当脉冲的宽度较窄时，脉冲信号的平均值较小，对应较低的模拟信号幅值；当脉冲的宽度较宽时，脉冲信号的平均值较大，对应较高的模拟信号幅值。
PWM控制的工作原理可以通过使用开关元件如晶体管或MOSFET来实现。
当PWM信号的高电平时间段到来时，开关元件导通，输出电压或电流将传递到负载；当PWM信号的低电平时间段到来时，开关元件截断，负载断开，可通过控制频率和脉宽比来控制输出信号的平均功率。
总之，PWM控制通过不断调节脉冲宽度来实现对输出信号的调节，是一种常用的控制方法，广泛应用于电子电路、电机驱动、灯光调光等领域。
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【最新整理，下载后即可编辑】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V 4导通时，uo等于Ud，V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0，负载电流为负区间，io 为负，实际上从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud，V4断，V3通后，io从V3和VD1续流，uo=0，uo总可得到Ud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，uo可得-Ud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ur 和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
ur正半周，V1保持通，V2保持断，当ur >uc时使V4通，V3断，uo=Ud，当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0。
u r 负半周，V1保持断，V2保持通，当ur<uc时使V3通，V4断，uo=-Ud，当ur >uc时使V3断，V4通，uo=0，虚线uof表示uo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V 1和V4导通信号，给V2和V3关断信号，如i o >0，V 1和V4通，如i o <0，V D1和V D 4通， u o =U d ，当u r <u c 时，给V2和V3导通信号，给V 1和V4关断信号，如i o <0，V2和V3通，如i o >0，V D 2和V D 3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V 1导通信号，给V 4关断信号，u UN´=U d /2，当u rU <u c 时，给V 4导通信号，给V 1关断信号，u UN´=-U d /2；当给V 1(V 4)加导通信号时，可能是V 1(V 4)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：∑∞==,...5,3,1n sin )(n t n a t u ωω (6-3)式中，a n 为 ⎰=20n sin )(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)cos 2cos 2cos 21(2])sin 2(sin 2)sin 2(sin 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 a 0)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。