文件名称：PWM技术实现方法综述
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更新时间：2013-09-05 11:55:30
PWM技术实现方法综述
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窄脉冲加具有惯性环节上时，其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件导通和关断进行控制，使输出端到一系列幅值相等而宽度不相等脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要波形。按一定规则对各脉冲宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压大小，也可改变输出频率。 PWM控制基本原理很早就已经提出，受电力电子器件发展水平制约，上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，全控型电力电子器件出现和迅速发展，PWM控制技术才真正到应用。电力电子技术、微电子技术和自动控制技术发展以及各种新理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想应用，PWM控制技术获了空前发展。到目前为止，已出现了多种PWM控制技术，PWM控制技术特点，到目前为止主要有以下8类方法。 1 相电压控制PWM 1.1 等脉宽PWM法[1] VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技术来实现，其逆变器部分只能输出频率可调方波电压而不能调压。等脉宽PWM法正是克服PAM法这个缺点发展而来，是PWM法中最为简单一种。它是把每一脉冲宽度均相等脉冲列作为PWM波，改变脉冲列周期可以调频，改变脉冲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PAM法，该方法优点是简化了电路结构，提高了输入端功率因数，但同时也存输出电压中除基波外，还包含较大谐波分量。 1.2 随机PWM 上世纪70年代开始至上世纪80年代初，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，电机绕组电磁噪音及谐波造成振动引起了人们关注。为求改善，随机PWM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限带白噪声线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀，尽管噪音总分贝数未变，但以固定开关频率为特征有色噪音强度大大削弱。正如此，IGBT已被广泛应用今天，载波频率必须限制较低频率场合，随机PWM仍然有其特殊价值；另则说明了消除机械和电磁噪音最佳方法盲目提高工作频率，随机PWM技术正是提供了一个分析、解决这种问题全新思路。 1.3 SPWM法 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟、目前使用较广泛PWM法。前面提到采样控制理论中一个重要结论：冲量相等而形状不同窄脉冲加具有惯性环节上时，其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件通断，使其输出脉冲电压面积与所希望输出正弦波相应区间内面积相等，改变调制波频率和幅值则可调节逆变电路输出电压频率和幅值。该方法实现有以下几种方案。 1.3.1 等面积法