pwm技术
1、什么是pwm技术？
答：脉宽调制技术是指利用全控型电力电子器件的导通和关断把电压变成一定形状的电压脉冲，实现变压、变频控制并且消除谐波的技术。
2、pwm的意义及给电机带来的好处？
答：①、及时、准确地实现变压变频控制要求；②、抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量。给电机带的好处：①、降低或消除转矩脉动；②、提高电机的效率；③、扩大调速范围。
3、三个主要的pwm技术？
答：电压正弦PWM法；电流正弦PWM法；电压空间矢量pwm法。
4、电压正弦PWM法？
答：电压SPWM技术就是希望逆变器输出电压是正弦波形，其含义是通过脉冲宽度（脉冲占空比）来调节平均电压的方法。
5、电压正弦波脉宽调制的基本思想。
答：把电压正弦半波分为N等分，然后把每一份的正弦曲线与横线所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替。
6、载波比、调制度？
答：载波频率fc与参考波频率fm之比
调制度m定义为调制信号（参考电压）峰值与三角载
波信号峰值之比，m与输出电压成正比。
7、什么是电流滞环SPWM及特点？
答：电流滞环SPWM，即把正弦电流参考波形和电流的实际波形通过滞环比较器进行比较。其结果决定逆变器桥臂上下开关器件的导通和关断。优点是控制简单、响应快、瞬时电流可以被限制，功率开关器件得到自动保护。其缺点是相对的电流谐波较大。
8、磁链轨迹法SPWM技术
答：磁链轨迹法SPWM技术是从电机的角度出发，目的在于使交流电机产生圆形磁场。9、逆变器的输出与开关状态有几种？逆变器空间矢量特点
答：逆变器的输出：逆变器的输出电压模式；逆变器的八种开关模式对应八个电压空间矢量。两个0矢量分别为（000、111）；6个非0矢量，每个矢量模值相差相角每个相差60°。10、插入0矢量的作用及原则。
答：磁链空间矢量的运动速度的改变可由在各边中添加零矢量来实现。原则是选择使器件开关次数最少的零矢量。
11、变频器的组成。
答：变频器由交流电动机、电力电子功率变换器、控制器及电量检测器组成。
12、pwm的性能指标。
答：以PWM控制方式运行所引起的主要问题有电流畸变、变换器的开关损耗、负载的谐波损耗以及电机的转矩脉动。这些影响可以用以下性能指标来描述。电流谐波，载波比，最大调制度，转矩脉动，开关频率和开关损耗。
13、交流电动机变频器
所配备的静止式变压变频（VVVF)装置主要由主电路和控制回路两部分组成，其主电路的拓扑结构主要分为两种，一种是交-直-交。另一种是交-交。
14、异步电动机变频器的分类。
答：可分为交-直-交电压源型SPWM变频器和交-直-交电流源型SPWM变频器两种。
15、电压源型和电流源型性能比较。
答：变频器主电路中的中间直流环节采用大电容滤波，使直流电压波形比较平直，对于负载来说，是一个内阻抗为零的恒压源，这类变频调速装置叫做电压源变频器。变频器主电路中
的中间直流环节采用大电感滤波，使直流电流波形比较平直，电源内阻很大，对负载来说基本是一个恒流源。这类变频调速装置叫做电流源变频器。
16、根据保持磁通恒定的方法不同，产生了
答：1）恒压频比控制方式，2）转差频率控制方式。
17、矢量控制的基本思想。
答：交流电动机等效为直流电动进控制。
18、异步电动机的坐标系：
答：1、定子坐标系（A-B-C 和 α-β），通常称静止坐标系。2、转子坐标系a-b-c 和d-q 坐标系，通常称为旋转坐标系。3、同步旋转坐标系（M-T 坐标系）。
19、矢量坐标基本变换原则。
答：（1）在确定电流变换矩阵时，应遵守变换前后所产生的旋转磁场等等效原则。（2）在确定电压变换矩阵和阻抗变换矩阵，应遵守变换前后电机功率不变的原则。
20、三相异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型。
答：TL －负载转矩J －机组的转动惯量
21、 恒转距控制 恒功率控制
低频补偿
1、什么是PWM 技术。PWM 技术应用于交流调速系统的意义是什么？
答：pwm 技术是指利用全控型电力电子器件的导通和关断把电压变成一定形状的电压脉冲，实现变压、变频控制并且消除谐波的技术。意义：1、及时、准确地实现变压变频控制要求；
2、抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量。
2、PWM 控制方式所引起的问题有哪些？主要用哪些性能指标描述。
答：以PWM 控制方式运行所引起的主要问题有电流畸变、变换器的开关损耗、负载的谐波损耗以及电机的转矩脉动。这些影响可以用以下性能指标来描述。电流谐波，载波比，最大调制度，转矩脉动 ，开关频率和开关损耗。
3、什么是载波比？什么是调制度？输出电压的大小和其中的哪个量有关？
答：载波比载波频率fc 与参考波频率fm 之比
调制度m 定义为调制信号（参考电压）峰值与三角载
波信号峰值之比 ，m 与输出电压成正比。
4、简述电压SPWM 的基本控制思想。 答：通过改变脉冲宽度来改变
5、什么是电流滞环SPWM ？它的特点是什么？
答：电流滞环SPWM ，即把正弦电流参考波形和电流的实际波形通过滞环比较器进行比较。其结果决定逆变器桥臂上下开关器件的导通和关断。优点是控制简单、响应快、瞬时电流可以被限制，功率开关器件得到自动保护。其缺点是相对的电流谐波较大。
6、定子电压空间矢量有几个？其幅值为多少？
答：电压空间矢量有8个，幅值分别为0和2Ud/3。
7、电压空间矢量PWM 技术（磁链追踪法）有什么特点？添加零矢量的作用是什么？
答：磁链轨迹法SPWM 技术是从电机的角度出发，目的在于使交流电机产生圆形磁场。通过选择逆变器的不同开关模式，使电机的实际磁链尽可能逼近理想磁链圆，从而生成PWM 波。使电机转矩脉动小、噪声低、电压利用率高的优点，因此目前无论在开环调速系统或在m s U ΦsN U s U m
ΦsN f s f
闭环调速系统中都得到了广泛应用。磁链空间矢量的运动速度的改变可由在各边中添加零矢
量来实现。
1、为什么在恒压频比控制中，额定转速以下调速时需要保持电机中每极磁通为额定值？
答：在额定转速以下调节时，希望保持电机中每极磁通量为额定值。磁通下降时，电磁转
矩将减小，失去恒转矩特性；最大转矩的下降，可能造成电机堵转。磁通上升时，使电机
磁路饱和，励磁电流将迅速上升，电机铁损大大增加，电机铁心严重过热，有烧毁电机的
危险。
2、恒压频比控制中为什么在低频时需要电压补偿？
答：
3、主电路按照结构形式分可以分为哪几类？
答：一种是交-直-交。另一种是交-交。
4、电压源型变频器？电流源型逆变器？简单说明其性能的差异。
答：变频器主电路中的中间直流环节采用大电容滤波，使直流电压波形比较平直，对于
负载来说，是一个内阻抗为零的恒压源，这类变频调速装置叫做电压源变频器。
变频器主电路中的中间直流环节采用大电感滤波，使直流电流波形比较平直，电源内阻很
大，对负载来说基本是一个恒流源。这类变频调速装置叫做电流源变频器。
1、异步电动机的坐标系包括哪些？哪些是实际存在的空间矢量？什么是坐标变换矩阵？
基本的变换原则是什么？
答：1、定子坐标系（A-B-C和α-β）。2、转子坐标系a-b-c和d-q坐标系。3、同步旋转坐
标系（M-T坐标系）。实际：定子磁势，定子磁通，转子磁势，转子磁通。原则：（1）在确
定电流变换矩阵时，应遵守变换前后所产生的旋转磁场等等效原则。（2）在确定电压变换矩
阵和阻抗变换矩阵，应遵守变换前后电机功率不变的原则。
2、简述矢量控制的基本思想。
答：交流电动机等效为直流电动进控制。
3、转子磁链矢量的检测获取有哪两种方式。其特点分别是什么？
答：直接法：检测精度高。齿槽的影响，使检测信号中含有大量的脉动分量，而且，电机的
线速度越低越严重。间接法：检测交流电机的定子电压、电流及转速等易得的物理量，利用
转子磁链观测模型，实际计算转子磁链的模值和空间位置，控制简单。
4、三相静止坐标系下的异步电动机的数学模型具有哪些特点
答：
5、什么是定向？什么是磁场定向？磁场定向轴的选择有哪些？
答：选择特定的同步旋转坐标系，即确定MT轴系的取向，称之为定向。转子磁场定向即是按转子全部磁链矢量定向。就是将M轴取为转子磁场轴。按转子全磁链定向的异步电动机矢量控制系统称为异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统。转子磁场定向，气隙磁场定向，定子磁场定向。
6、转子磁场定向的控制方程是什么？分别说明什么样的物理意义？
本系统按照转子磁场定向，分为转速控制系统和磁链控制系统，其中转速控制子系统与直流调速系统类似采用了串级控制结构。 转子控制子系统中设置了转速调节器ASR ，转速反馈信号取自于电机轴上的测速传感器。转速调节器输出作为内环转矩调节器ATR 的给定值，转矩反馈信号取自转子磁链观测器，其计算值为：
如前所述，设置转矩闭环的目的是，降低或消除两个通道之间的惯性耦合作用，另外从闭环意义来说，磁链一旦发生变化，相当于对转矩内环的一种扰动作用，必将受到转矩闭环的抑制，从而减少或避免磁链突变对转矩的影响。
在磁链控制子系统中，设置了磁链调节器，其给定由函数发生器GF 给出，磁链反馈信号来自于磁链观测器。磁链闭环的作用是，当速度低于额定转速时，控制磁链为定值，实现恒转矩调速方式，当速度超过额定转速时，控制磁链使其随速度的增加而减小，实现恒功率（弱磁）调速方式。恒转调速方式和恒功率调速方式由函数发生器GF 的输入-输出特性决定。
虚框部分为电流控制PWM 电压源逆变器环节，逆变器所用功率器件为IGBT 或IGCT ，由于电流控制环的高增益和逆变器具有PWM 控制模式，使电动机输出的三相电流能够快速跟踪三相电流参考信号。这种具有强迫输入功能的快速电流控制模式是目前普遍采用的使用技术。
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PWM控制原理要点
PWM控制技术 主要内容：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析，PWM整流电路。 重点：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。 难点：PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析。 基本要求：掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，了解PWM 逆变电路的谐波分析，了解跟踪型PWM逆变电路，了解PWM整流电路。 PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。第3、4章已涉及这方面内容: 第3章：直流斩波电路采用，第4章有两处：4.1节斩控式交流调压电路，4.4节矩阵式变频电路。 本章内容 PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术，也介绍PWM整流电路 1 PWM控制的基本原理 理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理： 分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图6-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异
PWM控制技术论文
PWM控制技术论文 西安科技大学 电气与控制工程学院 电气工程及其自动化1401班 赵蕾 1406060102 2016年6月12日 PWM控制技术
赵蕾 （电气与控制工程学院电气1401班 1406060102） 简介： PWM（Pulse Width Modulation)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，来等效地获得所需的波形（含形状和幅值）。通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。广泛的应用于电动机的调速和阀门控制，比如电动车电机调速就是使用这种方式。 脉宽调制（PWM，Pulse Width Modulation）是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。 关键词：PWM；电力；计算机 关于PWM技术 基本原理： 采样控制理论中有一个重要的理论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。如果把各输入波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频略有差异。（面积等效原理）这是PWM控制技术的重要基础理论。 特点： 开关电源一般都采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是频率高、效率高、功率密度高、可靠性高。然而，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰（EMD）源，它产生的EMI信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度。若把这种电源直接用于数字设备，则设备产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂。 优点： PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，在进行数模转换。可将噪声影响降到最低。 对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。 由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点。由此在交流传动及至其它能量变换系统中得到广泛应用。PWM控制技术大致可以分为三类： ● 正弦PWM（包括电压、电流或磁通的正弦为目标的各种PWM方案，多重PWM也应归于此类）。 正弦PWM已为人们所熟知。旨在改善输出电压、电流波形、降低电源系统谐波的多重PWM 技术在大功率变频器中有其独特的优势。
PWM控制直流电机(重要资料)
PWM调速原理 PWM的原理： PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 1.PWM控制的基本原理 (1)理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 (2)面积等效原理： 分别将如图1所示 电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图a所示。其输出电流I(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图b所示。从波形可以看出，在I(t)的上升段，I(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各I(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应I(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 图3 用PWM波代替正弦半波 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。 PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。 PWM波形可等效的各种波形： 直流斩波电路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。 2. PWM相关概念 占空比：就是输出的PWM中，高电平保持的时间与该PWM的时钟周期的时间之比 如，一个PWM的频率是1000Hz，那么它的时钟周期就是1ms，就是1000us，如果高电平出现的时间是200us，那么低电平的时间肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是说PWM的占空比就是1：5。
PWM控制技术
主要内容：PWM 控制的基本原理、控制方式与 PWM 波形的生成方法，PW 逆 变电路的谐波分析，PW 整流电路。 重点：PWM 控制的基本原理、控制方式与PWM 波形的生成方法。 难点：PWM 波形的生成方法，PWM e 变电路的谐波分析。 基本要求：掌握PW 控制的基本原理、控制方式与 PW 波形的生成方法，了 解PWM 逆变电路的谐波分析，了解跟踪型 PWM K 变电路，了解PWM6流电路。 PWM(Pulse Width Modulation )控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系 列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。第 章已涉及这方面内 容 : 第 3 章：直流斩波电路采用，第 4 章有两处： 节斩控式交流调压电路， 式变频电路。 本章内容 PWMI 制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变 电路绝大部分是 PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用， 重要 地位。 本章主要以逆变电路为控制对象来介绍 PW 控制技术，也介绍PWM S 流电路 1 PWM 控制的基本原理 理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。 冲量指窄脉冲的面积。 效果基本相同， 是指环节的输出响应波形基本相同。 低频 段非常接近，仅在高频段略有差异。 图 6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理： 分别将如图 6-1 所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节( R-L 电路)上，如图 6-2a 所示。其输出电流 i(t) 对不同窄脉冲时的响应波形如图 6-2b 所示。从波形 可以看出，在 i(t) 的上升段， i(t) 的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全 相同。脉冲越窄，各 i(t) 响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲， 则响应 i(t) 也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各 i(t) 在低频段的 特性将非常接近，仅在高频段有所不同。 3、4 节矩阵 PWI 型, 才确定了它在电力电子技术中的
PWM控制的基本原理
PWM控制的基本原理 PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理： 分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。 图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 图3 用PWM波代替正弦半波 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。 PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。 PWM波形可等效的各种波形： 直流斩波电路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。 随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM 法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。 PWM技术的具体应用
PWM控制技术实现方法综述
PWM控制技术实现方法综述 引言 采样控制理论采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWMPWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 PWM控制PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM 控制技术获得了空前的发展。到目前为止，已出现了多种PWM控制技术，根据PWM控制技术的特点，到目前为止主要有以下8类方法。 1 相电压控制PWM 1.1 等脉宽PWM法［1］ VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）装置在早期是采用PAM（Pulse Amplitude Modulation）控制技术来实现的，其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压。等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的，是PWM法中最为简单的一种。它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。相对于PAM法，该方法的优点是简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但同时也存在输出电压中除基波外，还包含较大的谐波分量。 1.2 随机PWM 在上世纪70年代开始至上世纪80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般不超过5kHz，电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注。为求得改善，随机PWM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声（在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的），尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此，即使在IGBT已被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机PWM仍然有其特殊的价值；另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率，随机PWM技术正是提供了一个分析、解决这种问题的全新思路。 1.3 SPWM法 SPWM（Sinusoidal PWM）法是一种比较成熟的、目前使用较广泛的PWM法。前面提到的采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。该方法的实现有以下几种方案。 1.3.1 等面积法 该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释，用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生
各种PWM控制方法的原理及优缺点
引言 采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。到目前为止，已出现了多种PWM控制技术，根据PWM控制技术的特点，到目前为止主要有以下8类方法。 1相电压控制PWM 1.1等脉宽PWM法[1] VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技术来实现的，其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压。等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的，是PWM法中最为简单的一种。它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。相对于PAM法，该方法的优点是简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但同时也存在输出电压中除基波外，还包含较大的谐波分量。 1.2随机PWM 在上世纪70年代开始至上世纪80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般不超过5kHz，电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注。为求得改善，随机PWM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声(在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的)，尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此，即使在IGBT已被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机PWM仍然有其特殊的价值；另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率，随机PWM技术正是提供了一个分析、解决这种问题的全新思路。 1.3SPWM法
pwm控制原理
1.PWM的技术背景 随着CPU技术的发展，更多的晶体管和更高的主频，以及纳米级的工艺，都造成了CPU功率的飙升。尤其是第一个走进90纳米的Intel。更高的功率，就需要更好的散热设备。Intel为了对付prescott核心，开始从多方面加强散热，比如38度机箱比如BTX，比如 9CM风扇的主流应用，其中PWM技术，是最重要的技术之一。 Intel对散热器的评定标准非常严格，其最恶劣的环境条件在普通应用中很难出现。如果采用定转速风扇，在用户普通应用中，风扇的噪音根本让人无法忍受。传统的温控风扇是利用风扇轴承附近的测温探头侦测风扇的进风口温度，从而对风扇的转速进行调节。这种温控虽然解决了一定的问题，但是存在着精度粗糙，而且温控的转速只能做到高速低速两极变速。 PWM是脉宽调制电路的简称，它本身并不是一个新技术，在工业控制，单片机上早已经广泛的应用。而Intel将他和主板的CPU温度侦测相结合，将其应用于散热器风扇的转速精确控制上，取得了良好的效果。 2.PWM智能温控风扇的功能特点 首先，PWM风扇调节风扇转速是直接从CPU获取温度信息，在风扇上无任何测温装置。根据不同的CPU温度，温控风扇会有不同的转速调节与之对应，并且风扇的转速变化可以做到四级五级，甚至更多，基本上是无极变速的感觉。由于是脉宽信号的实时调节，风扇转速的变化非常灵敏，转速和CPU温度的变化几乎是同步的。 第二，PWM风扇在计算机待机的时候，可以保持在一个非常低的转速上。例如原包的Intel风扇，在待机时候，CPU温度在四五十度以下，其转速仅为一千多转，大大降低了运转的噪音。而设计的最高转速，四千多转，只有在CPU温度接近极限温度即65-67度时候，才会出现。相比传统的温控风扇有着更大的转速控制范围，更好的解决了噪音和性能的问题。
PWM控制原理
电力电子技术教案 PWM 控制技术 主要内容：PWM 控制的基本原理、控制方式与PWM 波形的生成方法，PWM 逆变电路的谐波分析，PWM 整流电路。 重点：PWM 控制的基本原理、控制方式与PWM 波形的生成方法。 难点：PWM 波形的生成方法，PWM 逆变电路的谐波分析。 基本要求：掌握PWM 控制的基本原理、控制方式与PWM 波形的生成方法，了解PWM 逆变电路的谐波分析，了解跟踪型PWM 逆变电路，了解PWM 整流电路。 PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽 度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。第3、4 章已涉及这方面内容: 第3 章：直流斩波电路采用，第 4 章有两处： 4.1 节斩控式交流调压电路， 4.4 节矩阵式变频电路。 本章内容 PWM 控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM 型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM 控制技术，也介绍PWM 整流电路 1 PWM 控制的基本原理 理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄 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。低频段非常接近，仅在 高频段略有差异。 图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理： 分别将如图6-1 所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L 电路）上，如图6-2a所示。其输出电流i(t) 对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b 所示。从波形可以看出，在i(t) 的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异
介绍几种PWM控制方法
介绍几种PWM控制方法 控制方法 采样控制理论中有一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.PWM控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率. PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现.直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术,微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展.到目前为止,已出现了多种PWM控制技术,根据PWM控制技术的特点,到目前 为止主要有以下8类方法. 1 相电压控制PWM 1.1 等脉宽PWM法[1] VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技术来实现的,其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压.等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的,是PWM法中最为简单的一种.它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化.相对于PAM法,该方法的优点是简化了电路结构,提高了输入端的功率因数,但同时也存在输出电压中除基波外,还包含较大的谐波分量. 1.2 随机PWM 在上世纪70年代开始至上世纪80年代初,由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管,载波频率一般不超过 5kHz,电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注.为求得改善,随机PWM方法应运而生.其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声(在线性频率坐标系中,各频率能量分布是均匀的),尽管噪音的总分贝数未变,但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱.正因为如此,即使在IGBT已被广泛应用的今天,对于载波频率必须限制在较低频率的场合,随机PWM仍然有其特殊的价值;另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率,随机PWM技术正是提供了一个分析,解决这种问题的全新思路. 1.3 SPWM法 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.该方法的实现有以下几种方案. 1.3.1 等面积法 该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点. 1.3.2 硬件调制法 硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PWM波形.通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到
PWM控制技术(深度剖析)
第6章PWM控制技术 主要内容：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析，PWM整流电路。 重点：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。 难点：PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析。 基本要求：掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，了解PWM 逆变电路的谐波分析，了解跟踪型PWM逆变电路，了解PWM整流电路。 PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。第3、4章已涉及这方面内容: 第3章：直流斩波电路采用，第4章有两处：4.1节斩控式交流调压电路，4.4节矩阵式变频电路。 本章内容 PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术，也介绍PWM整流电路 1 PWM控制的基本原理 理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理： 分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图6-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异
PWM控制加热
PWM控制加热
目录 1 引言 (1) 2 理论分析 (1) 2.1 PWM (1) 2.2 PWM控制技术 (2) 3 系统设计 (2) 3.1 设计方案比较和论证 (3) 3.1.1 单片机系统 (3) 3.1.2 温度传感器 (3) 3.1.3 显示电路 (3) 3.1.4 PWM信号 (4) 4 系统硬件设计 (4) 4.1 复位电路 (4) 4.2 时钟电路 (5) 4.3 P0口上拉电阻电路 (5) 4.4 按键电路 (6) 4.5 LCD1602显示电路 (6) 4.6 DS18B20测温电路 (7) 4.7 电源电路 (7) 4.8 温度控制电路 (8) 5 系统软件设计 (8) 5.1 PWM控制加热软件的主程序及流程图 (9) 5.2 LCD1602显示子程序 (12) 5.3 LCD延时子程序 (17) 5.4 数字式温度传感器DS18B20子程序 (18) 5.5 PWM控制加热子程序 (20) 5.6 温度控制流程 (21) 6 系统调试 (23) 6.1 Keil软件 (23) 6.2 Proteus软件 (23) 6.3 仿真结果 (24) 6.4 调试结果 (24) 7 小结 (27) 参考文献 (27) 致谢 (28)
ABSTRACT (29) 附录 (30) 附I 整体电路图 (30)
PWM控制加热 摘要：介绍了以STC89C52单片机为核心，使用PWM技术和闭环系统实现对温度的自动或手动控制的系统。系统通过温 度芯片DS18B20采集温度信号，并将温度信号传送给单片机。并由单片机进行相应处理，根据目标温度与实测温度关系决 定是加热占空比高还是停止加热占空比高，从而实现对温度的闭环控制的目的。系统还加入LCD液晶显示电路，使得整个 设计更加完整，更加灵活。系统可通过键盘设定温度，LCD显示设定温度值及当前温度值。 关键词：STC89C52单片机；温度控制；PWM；DS18B20 ；LCD液晶显示 1 引言 温度是众多行业生产中的基础参数之一，随着社会的进步、工业的发展，温度控制技术也不断革新，但其还处于初级发展阶段，很多领域对温度控制有着更高的要求。因此，温度控制是生产工艺流程中极为重要的一个环节，尤其在电力、航天、交通、造纸、装备制造、食品加工等行业有广泛的应用。 利用单片机来对温度进行控制，不仅能够有效地提升控制能力与生产的自动化，而且还有可能尽早实 现智能化的目标。和传统的温度控制相比，基于单片机实现PWM的温度控制可以降低能源消耗。因为传统 的温度控制都是通过电阻限流的方式到达的温度控制，这样虽然加热器的热量小了，但是整体的功率并没 有根本性的改变，造成了能源的浪费。而PWM是通过占空比实现的并没有限流的损失，这样就会大大节约 能源。 本文主要研究的就是利用单片机的PWM技术而设计的温度控制系统。 2 理论分析 2.1 PWM PWM是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，即脉冲宽度调制，简称脉宽调制。它是一种模拟 控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体 管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微 处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控 制与变换的许多领域中。