pwm脈沖寬度調(diào)制

1、脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。簡介簡介脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬

2、電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。PWM控制技術(shù)以其控制簡單靈活和動態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式也是人們研究的熱點.由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一?；驹砘驹黼S著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采

3、用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制充電電流的目的。模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓并不精確地等于9V，而是隨時間發(fā)生變化，并可取任何實數(shù)值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的

4、取值范圍之內(nèi)。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在0V5V這一集合中取值。模擬電壓和電流可直接用來進行控制，如對汽車收音機的音量進行控制。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。擰動旋鈕時，電阻值變大或變?。涣鹘?jīng)這個電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動揚聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。盡管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它

5、并不總是非常經(jīng)濟或可行的。其中一點就是，模擬電路容易隨時間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實現(xiàn)變

6、得更加容易了。PWM控制的基本原理很早就已經(jīng)提出但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約在上世紀(jì)80年代以前一直未能實現(xiàn).直到進入上世紀(jì)80年代隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展PWM控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用.隨著電力電子技術(shù)微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法如現(xiàn)代控制理論非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用PWM控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展.到目前為止已出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù)根據(jù)PWM控制技術(shù)的特點到目前為止主要有以下8類方法.等脈寬等脈

7、寬PWMPWM法VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)裝置在早期是采用PAM(PulseAmplitudeModulation)控制技術(shù)來實現(xiàn)的其逆變器部分只能輸出頻率可調(diào)的方波電壓而不能調(diào)壓.等脈寬PWM法正是為了克服PAM法的這個缺點發(fā)展而來的是PWM法中最為簡單的一種.它是把每一脈沖的寬度均相等的脈沖列作為PWM波通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓采用適當(dāng)控制方法即可使

8、電壓與頻率協(xié)調(diào)變化.相對于PAM法該方法的優(yōu)點是簡化了電路結(jié)構(gòu)提高了輸入端的功率因數(shù)但同時也存在輸出電壓中除基波外還包含較大的諧波分量.隨機隨機PWMPWM在上世紀(jì)70年代開始至上世紀(jì)80年代初由于當(dāng)時大功率晶體管主要為雙極性達林頓三極管載波頻率一般不超過5kHz電機繞組的電磁噪音及諧波造成的振動引起了人們的關(guān)注.為求得改善隨機PWM方法應(yīng)運而生.其原理是隨機改變開關(guān)頻率使電機電磁噪音近似為限帶白噪聲(在線性頻率坐標(biāo)系中各頻率能量分布是

9、均勻的)盡管噪音的總分貝數(shù)未變但以固定開關(guān)頻率為特征的有色噪音強度大大削弱.正因為如此即使在IGBT已被廣泛應(yīng)用的今天對于載波頻率必須限制在較低頻率的場合隨機PWM仍然有其特殊的價值另一方面則說明了消除機械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率隨機PWM技術(shù)正是提供了一個分析解決這種問題的全新思路.SPWMSPWM法SPWM(SinusoidalPWM)法是一種比較成熟的目前使用較廣泛的PWM法.前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(jié)