20xx年醫(yī)學專題—脈沖寬度調制pwm(編輯修改稿)
2024-11-19 04:47 本頁面
【文章內容簡介】 用，已出現(xiàn)了多種PWM控制技術，根據(jù)PWM控制技術的特點，到目前為止主要有以下8類方法.等脈寬PWM法VVVF(Variable Voltage Variable Frequency）裝置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation）控制技術來實現(xiàn)的，，通過改變其周期，達到調頻的效果。改變脈沖的寬度或占空比可以調壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調變化. 相對于PAM法，該方法的優(yōu)點是簡化了電路結構，提高了輸入端的功率因數(shù)，但同時也存在輸出電壓中除基波外，還包含較大的諧波分量.隨機PWM在上世紀70年代開始至上世紀80年代初，由于當時大功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,，（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，即使在IGBT已被廣泛應用的今天，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技術正是提供了一個分析，解決這種問題的全新思路.SPWM法SPWM(Sinusoidal PWM）法是一種比較成熟的，：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，其效果基本相同的. SPWM法就是以該結論為理論基礎，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器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應區(qū)間內的面積相等，.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信號控制開關器件的通斷，可以準確地計算出各開關器件的通斷時刻，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)占用內存大，不能實時控制的缺點.硬件調制法硬件調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制信號，把接受調制的信號作為載波，當調制信號波為正弦波時，可以用模擬電路構成三角波載波和正弦調制波發(fā)生電路，用比較器來確定它們的交點,在交點時刻對開關器件的通斷進行控制，這種模擬電路結構復雜，難以實現(xiàn)精確的控制.軟件生成法由于微機技術的發(fā)展使得用軟件生成SPWM波形變得比較容易，因此，其有兩種基本算法，即自然采樣法和規(guī)則采樣法.自然采樣法以正弦波為調制波，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器件的通斷，但由于三角波與正弦波交點有任意性，脈沖中心在一個周期內不等距，從而脈寬表達式是一個超越方程，計算繁瑣，難以實時控制.規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法是一種應用較廣的工程實用方法，再以階梯波與三角波的交點時刻控制開關器件的通斷，（或底點）位置對正弦波進行采樣時，由階梯波與三角波的交點所確定的脈寬，在一個載波周期（即采樣周期）內的位置是對稱的，由階梯波與三角波的交點所確定的脈寬，在一個載波周期（此時為采樣周期的兩倍）內的位置一般并不對稱，這種方法稱為非對稱規(guī)則采樣.規(guī)則采樣法是對自然采樣法的改進，其主要優(yōu)點就是是計算簡單，便于在線實時運算，線性控制范圍較小.以上兩種方法均只適用于同步調制方式中.低次諧波消去法，表示為u（ωt)=ansinnωt，首先確定基波分量a1的值，再令兩個不同的an=0,就可以建立三個方程，聯(lián)立求解得a1,a2及a3，這樣就可以消去兩個頻率的諧波.該方法雖然可以很好地消除所指定的低次諧波，但是，剩余未消去的較低次諧波的幅值可能會相當大，.梯形波與三角波比較法前面所介紹的各種方法主要是以輸出波形盡量接近正弦波為目的，從而忽視了直流電壓的利用率，如SPWM法，%.因此，為了提高直流電壓利用率，三角波為載波，且使兩波幅值相等，以兩波的交點時刻控制開關器件的通斷實現(xiàn)PWM控制.由于當梯形波幅值和三角波幅值相等時，其所含的基波分量幅值已超過了三角波幅值，所以輸出波形中含有5次，7次等低次諧波.線電壓控制PWM前面所介紹的各種PWM控制方法用于三相逆變電路時，都是對三相輸出相電壓分別進行控制的，使其輸出接近正弦波，但是，對于像三相異步電動機這樣的三相無中線對稱負載，逆變器輸出不必追求相電壓接近正弦，提出了線電壓控制PWM，主要有以下兩種方法.馬鞍形波與三角波比較法馬鞍形波與三角波比較法也就是諧波注入PWM方式（HIPWM），其原理是在正弦波中加入一定比例的三次諧波，調制信號便呈現(xiàn)
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