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脈寬調(diào)制（PWM）的定義

如果按穩(wěn)壓的控制方式分類，脈寬調(diào)制PWM是開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語。除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式（PWM）開關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

同時(shí)，脈寬調(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)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。

脈寬調(diào)制控制技術(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。

脈寬調(diào)制（PWM）過程

其實(shí)，脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個(gè)具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。

多數(shù)負(fù)載(無論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz，通常調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間。

許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67內(nèi)含兩個(gè)PWM控制器，每一個(gè)都可以選擇接通時(shí)間和周期。占空比是接通時(shí)間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。執(zhí)行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作：

1、設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的周期 　　
2、 在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時(shí)間 　　
3、設(shè)置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳 　　
4、啟動(dòng)定時(shí)器 　　
5、使能PWM控制器

脈寬調(diào)制（PWM）原理

脈寬調(diào)制（PWM）控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次斜波諧波少。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論，即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。沖量既指窄脈沖的面積。這里所說的效果基本相同。是指該環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如把各輸出波形用傅里葉變換分析，則它們的低頻段特性非常接近，僅在高頻段略有差異。

脈寬調(diào)制（PWM）應(yīng)用-脈寬調(diào)制整流電路

 三電平脈寬調(diào)制PWM整流電路 

在大功率脈寬調(diào)制PWM變流裝置中，常采用拓樸結(jié)構(gòu)如圖5所示的三點(diǎn)式電路，這種電路也稱為中點(diǎn)鉗位型(Neutral Point Clamped)電路。與兩點(diǎn)式脈寬調(diào)制PWM相比，三點(diǎn)式脈寬調(diào)制PWM調(diào)制波的主要優(yōu)點(diǎn)，一是對于同樣的基波與諧波要求而言，開關(guān)頻率低得多，從而可以大幅度降低開關(guān)損耗；二是每個(gè)主開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)所承受的電壓僅為直流側(cè)電壓的一半，因此，這種電路特別適合于高電壓大容量的應(yīng)用場合。不過三點(diǎn)式脈寬調(diào)制PWM可逆整流器的缺點(diǎn)也是顯而易見的，一方面其主電路拓?fù)涫褂霉β书_關(guān)器件較多，另一方面，控制也比兩點(diǎn)式復(fù)雜，尤其是需要解決中點(diǎn)電位平衡問題。

圖1 三電平脈寬調(diào)制PWM整流電路
 

從上面的分析可以知道，單開關(guān)主電路拓樸結(jié)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)在于，控制結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，且電源可靠性高；缺點(diǎn)在于其應(yīng)用場合受到開關(guān)器件的影響，開關(guān)器件的耐壓水平高低和開關(guān)頻率的高低限制了這種電路的應(yīng)用，其主要應(yīng)用于中小功率的變頻器或UPS電源。
   
與單開關(guān)結(jié)構(gòu)的脈寬調(diào)制PWM整流器相比，多開關(guān)脈寬調(diào)制PWM整流電路的共同優(yōu)點(diǎn)在于功率因數(shù)高，諧波失真小，可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，調(diào)節(jié)速度快，應(yīng)用范圍寬，主要應(yīng)用于中大功率場合。缺點(diǎn)也很突出，諸如電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度大，而且需要檢測和控制的點(diǎn)較多，提高了控制成本；器件的增多也降低了系統(tǒng)的可靠性。但由于其性能指標(biāo)要高于單開關(guān)結(jié)構(gòu)的脈寬調(diào)制PWM整流器，且可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，是很有發(fā)展前途的拓樸結(jié)構(gòu)。