PWM的控制及正弦PWM波应该如何生成

　　pwm也即脉冲宽度调制，通过pwm，可以对脉冲带宽加以调节。对于pwm技术，自动化、电子方面的朋友更为熟悉。为增进大家对pwm的了解程度，本文将对pwm控制以及spwm波的生成予以介绍。如果你对pwm具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

　　一、PWM控制的基本原理

　　PWM（PulseWidthModulaTIon）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。

　　面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础，即在采样控制中，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同一环节上时，其效果基本相同。其中，冲量指的是窄脉冲的面积;效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。如图1.1.1（1）所示，三个窄脉冲形状不同，但是它们的面积都等于1，当它们分别加在如图1.1.1（2）（a）所示的R-L电路上时，并设其电流i（t）为电路的输出，则其输出响应波形基本相同且如图1.1.1（2）（b）所示。

　　

　　

　　二、SPWM法基本原理

　　脉冲幅值相等而脉冲宽度按正弦规律变化而正弦波等效的PWM波称为SPWM（sinusoidalPWM）波形。

　　

　　如图1.1.2所示，把正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形，这些脉冲宽度都等于N/，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是按正弦规律变化的曲线。如果把这些脉冲序列用相同数量的等幅值而不等宽的矩形脉冲来代替，使矩形脉冲的中点和相应的正弦波部分中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积相等，则可得图所示的矩形脉冲序列，这就是SPWM波形。

　　三、规则采样法

　　SPWM的控制就是根据三角载波与正弦调制波的交点来确定逆变器功率开关器件的通断时刻。规则采样法是一种应用较广的工程实用方法，一般采用三角波作为载波，其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断，从而实现SPWM法。当三角波只在其顶点（或底点）位置对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个载波周期（即采样周期）内的位置是对称的，这种方法称为对称规则采样其原理如图1.1.3所示。

　　

　　四、单极性和双极性PWM控制逆变电路分析

　　电路如图1.2所示，该电路工作时，1V和2V通断互补，3V和4V也通断互补，如在ou正半周，1V导通，2V关断，3V和4V交替通断，且负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。在ou的负半周，让2V保持通态，1V保持断态，3V和4V交替通断，负载电压ou可以得到-dU和零两种电平。

　　

　　1、单极性PWM控制方式

　　如图1.2.1所示，调制信号ru为正弦波，载波cu在ru的正半周为正极性的三角波，在ru的负半周为负极性的三角波。a）在ru的正半周时，1V保持通态，2V保持断态，当ru》cu时，使4V导、3V关断，ou=dU。当ru《cu时，使4V关断、3V导通，ou=0。b）在ru的负半周时，1V保持断态，2V保持通态。当ru《cu时，使3V导通、4V关断，ou=-dU。当ru》cu时，使3V关断、4V导通，ou=0。

　　

　　1.1单极性PWM控制方式

　　如图1.2.1所示，调制信号ru为正弦波，载波cu在ru的正半周为正极性的三角波，在ru的负半周为负极性的三角波。a）在ru的正半周时，1V保持通态，2V保持断态，当ru》cu时，使4V导、3V关断，ou=dU。当ru《cu时，使4V关断、3V导通，ou=0。b）在ru的负半周时，1V保持断态，2V保持通态。当ru《cu时，使3V导通、4V关断，ou=-dU。当ru》cu时，使3V关断、4V导通，ou=0。

　　1.2双极性PWM控制方式

　　如图1.2.2所示，在调制信号ru和载波信号cu的交点的时刻控制各个开关器件的通断。

　　a）在ru的半个周期内，三角波载波有正有负，所得的PWM波也有正有负，在ru的一个周期内，输出的PWM波只有±dU两种电平。b）在ru的正负半周，对各个开关器件的控制规律相同。当ru》cu时，1V和4V导通，2V和3V关断，这时如果oi》0，则1V和4V导通，如果oi《0，则1VD和4VD导通，但不管那种情况都是ou=dU。当ru《cu时，2V和3V导通，1V和4V关断，这时如果oi《0，则2V和3导通，如果oi》0，则2VD和3VD导通，但是不管哪种情况都是ou=-dU。