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(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)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(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)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(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬

2、電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。PWM控制技術(shù)以其控制簡單靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn).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(huì)成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。基本原理基本原理隨著電子技術(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(jī)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。可以通過調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化，其時(shí)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?yàn)樗妮敵鲭妷翰⒉痪_地等于9V，而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)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(hào)與數(shù)字信號(hào)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(jìn)行控制，如對(duì)汽車收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在簡單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變大或變?。涣鹘?jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)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(jì)或可行的。其中一點(diǎn)就是，模擬電路容易隨時(shí)間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)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(duì)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(duì)噪聲很敏感，任何擾動(dòng)或噪聲都肯定會(huì)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(shí)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(shí)現(xiàn).直到進(jìn)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(dòng)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(diǎn)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(shí)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(gè)缺點(diǎn)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(duì)于PAM法該方法的優(yōu)點(diǎn)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(shí)也存在輸出電壓中除基波外還包含較大的諧波分量.隨機(jī)隨機(jī)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(shí)大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管載波頻率一般不超過5kHz電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波造成的振動(dòng)引起了人們的關(guān)注.為求得改善隨機(jī)PWM方法應(yīng)運(yùn)而生.其原理是隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)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(qiáng)度大大削弱.正因?yàn)槿绱思词乖贗GBT已被廣泛應(yīng)用的今天對(duì)于載波頻率必須限制在較低頻率的場合隨機(jī)PWM仍然有其特殊的價(jià)值另一方面則說明了消除機(jī)械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率隨機(jī)PWM技術(shù)正是提供了一個(gè)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(gè)重要結(jié)