脈沖頻率的選擇

1、脈寬調(diào)制(PWM:(PulseWidthModulation)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。簡而言之，PWM是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，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

2、種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。[編輯本段]優(yōu)點PWM的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模

3、擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。PWM控制技術(shù)一直是變頻技術(shù)的核心技術(shù)之一。1964年A.Schonung和H.stemmler首先提出把這項通訊技術(shù)應(yīng)用到交流傳動中，從此為交流傳動的推廣應(yīng)用開辟了新的局面。從最初采用模擬電路完成三角調(diào)制波和參考正弦波比較，產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制SPW

4、M信號以控制功率器件的開關(guān)開始，到目前采用全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化的實時在線的PWM信號輸出，可以說直到目前為止，PWM在各種應(yīng)用場合仍在主導地位，并一直是人們研究的熱點。由于PWM可以同時實現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點。由此在交流傳動及至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。PWM控制技術(shù)大致可以為為三類，正弦PWM（包括電壓，電流或磁通的正弦為目標的各種PWM方案，多重PWM也應(yīng)歸于此類），優(yōu)在上世紀70年代開始至上世紀80年代初由于當時大功

5、率晶體管主要為雙極性達林頓三極管載波頻率一般不超過5kHz電機繞組的電磁噪音及諧波造成的振動引起了人們的關(guān)注.為求得改善隨機PWM方法應(yīng)運而生.其原理是隨機改變開關(guān)頻率使電機電磁噪音近似為限帶白噪聲(在線性頻率坐標系中各頻率能量分布是均勻的)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度大大削弱.正因為如此即使在IGBT已被廣泛應(yīng)用的今天對于載波頻率必須限制在較低頻率的場合隨機PWM仍然有其特殊的價值另一方面則說明了消除機械

6、和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率隨機PWM技術(shù)正是提供了一個分析解決這種問題的全新思路.1.3SPWM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重要結(jié)論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時其效果基本相同.SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷使其輸出的脈沖電

7、壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值.該方法的實現(xiàn)有以下幾種方案.1.3.1等面積法該方案實際上就是SPWM法原理的直接闡釋用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波然后計算各脈沖的寬度和間隔并把這些數(shù)據(jù)存于微機中通過查表的方式生成PWM信號控制開關(guān)器件的通斷以達到預期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理為出發(fā)點可以準確地計算出各開關(guān)器件的通斷時刻

8、其所得的的波形很接近正弦波但其存在計算繁瑣數(shù)據(jù)占用內(nèi)存大不能實時控制的缺點.1.3.2硬件調(diào)制法硬件調(diào)制法是為解決等面積法計算繁瑣的缺點而提出的其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號把接受調(diào)制的信號作為載波通過對載波的調(diào)制得到所期望的PWM波形.通常采用等腰三角波作為載波當調(diào)制信號波為正弦波時所得到的就是SPWM波形.其實現(xiàn)方法簡單可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路用比較器來確定它們的交點在交點時刻對開關(guān)器件的通斷進行控制就

9、可以生成SPWM波.但是這種模擬電路結(jié)構(gòu)復雜難以實現(xiàn)精確的控制.1.3.3軟件生成法由于微機技術(shù)的發(fā)展使得用軟件生成SPWM波形變得比較容易因此軟件生成法也就應(yīng)運而生.軟件生成法其實就是用軟件來實現(xiàn)調(diào)制的方法其有兩種基本算法即自然采樣法和規(guī)則采樣法.1.3.3.1自然采樣法[2]以正弦波為調(diào)制波等腰三角波為載波進行比較在兩個波形的自然交點時刻控制開關(guān)器件的通斷這就是自然采樣法.其優(yōu)點是所得SPWM波形最接近正弦波但由于三角波與正弦波交點