pwm在現代電子器件中使用較多，pwm作為控制技術(shù)之一，實(shí)現了自身價(jià)值。為增進(jìn)大家對pwm的了解，本文將對pwm、pwm原理、pwm優(yōu)點(diǎn)等內容予以介紹。

一、PWM簡(jiǎn)介

脈沖寬度調制是利用微處理器的數字輸出來(lái)對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

脈沖寬度調制是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來(lái)調制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來(lái)實(shí)現晶體管或MOS管導通時(shí)間的改變，從而實(shí)現開(kāi)關(guān)穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進(jìn)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(jiǎn)單，靈活和動(dòng)態(tài)響應好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。由于當今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒(méi)有了學(xué)科之間的界限，結合現代控制理論思想或實(shí)現無(wú)諧振波開(kāi)關(guān)技術(shù)將會(huì )成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。其根據相應載荷的變化來(lái)調制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來(lái)實(shí)現晶體管或MOS管導通時(shí)間的改變，從而實(shí)現開(kāi)關(guān)穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。

二、PWM優(yōu)點(diǎn)

PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統信號都是數字形式的，無(wú)需進(jìn)行數模轉換。讓信號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或將邏輯0改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對數字信號產(chǎn)生影響。

對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候將PWM用于通信的主要原因。從模擬信號轉向PWM可以極大地延長(cháng)通信距離。在接收端，通過(guò)適當的RC或LC網(wǎng)絡(luò )可以濾除調制高頻方波并將信號還原為模擬形式。

總之，PWM既經(jīng)濟、節約空間、抗噪性能強，是一種值得廣大工程師在許多設計應用中使用的有效技術(shù)。

三、PWM脈寬調制原理

脈寬調制技術(shù)是通過(guò)對逆變電路開(kāi)關(guān)的通斷控制來(lái)實(shí)現對模擬電路的控制的。脈寬調制技術(shù)的輸出波形是一系列大小相等的脈沖，用于替代所需要的波形，以正弦波為例，也就是使這一系列脈沖的等值電壓為正弦波，并且輸出脈沖盡量平滑且具有較少的低次諧波。根據不同的需求，可以對各脈沖的寬度進(jìn)行相應的調整，以改變輸出電壓或輸出頻率等值，進(jìn)而達到對模擬電路的控制。

四、PWM同步調制簡(jiǎn)介

同步調制一N等于常數，并在變頻時(shí)使載波和信號波保持同步

1.基本同步調制方式，fr變化時(shí)N不變，信號波一周期內輸出脈沖數固定

2.三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取N為3的整數倍，使三相輸出對稱(chēng)

3.為使一相的PWM波正負半周鏡對稱(chēng)，N應取奇數

4.fr很低時(shí)，fc也很低，由調制帶來(lái)的諧波不易濾除

5.fr，很高時(shí)，fc會(huì )過(guò)高，使開(kāi)關(guān)器件難以承受

五、PWM同步調制優(yōu)缺點(diǎn)

在改變f的同時(shí)成正比地改變fc，使K保持不變，則稱(chēng)為同步調制。

PWM采用同步調制的優(yōu)點(diǎn)是：可以保證輸出波 形的對稱(chēng)性。對于三相系統，為保持三相之間對稱(chēng)、互差120゜相位角，K應取3的整數倍;為保證雙極性調制時(shí)每相波形的正、負半波對稱(chēng)，則該倍數應取奇數。由于波形的對稱(chēng)性，不會(huì )出現偶次諧波問(wèn)題。但是，受開(kāi)關(guān)器件允許的開(kāi)關(guān)頻率的限制，保持K值不變，在逆變器低頻運行時(shí)，K值會(huì )過(guò)小，導致諧波含量變大。 使電動(dòng)機的諧波損耗增加，轉矩脈動(dòng)相對加劇

六、PWM具體應用

1.PWM軟件法控制充電電流

該方法的基本思想就是利用單片機具有的PWM端口，在不改變PWM方波周期的前提下，通過(guò)軟件的方法調整單片機的PWM控制寄存器來(lái)調整PWM的占空比，從而控制充電電流。該方法所要求的單片機必須具有ADC端口和PWM端口這兩個(gè)必須條件，另外ADC的位數盡量高，單片機的工作速度盡量快。在調整充電電流前，單片機先快速讀取充電電流的大小，然后把設定的充電電流與實(shí)際讀取到的充電電流進(jìn)行比較，若實(shí)際電流偏小則向增加充電電流的方向調整PWM的占空比;若實(shí)際電流偏大則向減小充電電流的方向調整PWM的占空比。在軟件PWM的調整過(guò)程中要注意ADC的讀數偏差和電源工作電壓等引入的紋波干擾，合理采用算術(shù)平均法等數字濾波技術(shù)。

2.PWM在推力調制中的應用

1962年，Nicklas等提出了脈沖調制理論，指出利用噴氣脈沖對航天器控制是簡(jiǎn)單有效的控制方案，同時(shí)能使時(shí)間或能量達到最優(yōu)控制。

脈寬調制發(fā)動(dòng)機控制方式是在每一個(gè)脈動(dòng)周期內，通過(guò)改變閥門(mén)在開(kāi)或關(guān)位置上停留的時(shí)間來(lái)改變流經(jīng)閥門(mén)的氣體流量，從而改變總的推力效果，對于質(zhì)量流率不變的系統，可以通過(guò)脈寬調制技術(shù)來(lái)獲得變推力的效果。

脈寬調制通常有兩種方法：第一種為整體脈寬調制，對控制對象進(jìn)行控制器設計，并根據控制要求的作用力大小，對整個(gè)系統模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)的數學(xué)解算變換，得出固定力輸出應該持續作用的時(shí)間和開(kāi)始作用時(shí)間;第二種為脈寬調制器，不考慮控制對象模型，而是根據輸入進(jìn)行“動(dòng)態(tài)衰減”性的累加，然后經(jīng)過(guò)某種算法變換后，決定輸出所持續的時(shí)間。這種方式非常簡(jiǎn)單，也能達到輸出作用近似相同。

脈寬調制控制技術(shù)結構簡(jiǎn)單、易于實(shí)現、技術(shù)比較成熟，俄羅斯已經(jīng)將其成功地應用于遠程火箭的角度穩定系統控制中。但是當調制量為零時(shí)，正反向的控制作用相互抵消，控制效率明顯比變流率系統低。而且系統響應有一定的滯后，其開(kāi)關(guān)的頻率必須遠大于KKV本身的固有頻率，否則不但起不到調制效果，甚至會(huì )發(fā)生災難性后果。