PWM技术实现方法

PWM 技术实现方法综述 摘要：总结了 PWM 技术问世至今各种主要的实现方法，叙述了它们的基本工作原理，并分析了它们各自的优缺点。 关键词：PWM；空间矢量；直接转矩控制；非线性 作者：李旭 谢运祥 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进展水平的制约，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进展，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进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进展。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 PWMPWM 技术实现方法综述 1.1 等脉宽 PWM 法[1] VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采纳 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 法的这个缺点进展而来的，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，采纳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，还包含较大的谐波重量。 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...