? 目前中小功率的變頻電路幾乎都采用PWM技術(shù)，PWM變頻電路也可分為電壓型和電流型兩種。根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制變頻電路中開關(guān)器件的通斷，就可得到所需的PWM波形。當(dāng)輸出的正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，其結(jié)果都要變化。

一、PWM控制技術(shù)概述

PWM（Pulse Width Modulation）控制技術(shù)就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。面積等效原理是PWM技術(shù)的重要基礎(chǔ)理論。一種典型的PWM控制波形SPWM：脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化。而和正弦波等效的PWM波形稱為SPWM波。

脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對(duì)模擬信號(hào)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(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)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。

二、PWM變頻控制的基本原理和方法

驅(qū)動(dòng)交流異步電機(jī)的理想交流電應(yīng)為三相正弦波。為了獲得正弦輸出電壓，可把期望的一個(gè)正弦半波分成N等分，把正弦曲線每一等分對(duì)應(yīng)的面積用一個(gè)面積與其相等的等幅脈沖來代替，如圖6-43a)所示。這樣，由N個(gè)等幅而不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦半波等效，而另外半波也可用同樣辦法等效。N值越大，其輸出電壓就越接近于正弦波。圖6-43b)的脈沖序列即為逆變器的輸出。因各脈沖的幅值相等，逆變器可由恒定的直流電源供電，所以采用不可控整流器，而逆變器輸出脈沖的幅值即為整流器的輸出電壓。當(dāng)逆變器各功率開關(guān)元件在理想狀態(tài)下工作時(shí)，則驅(qū)動(dòng)相應(yīng)開關(guān)元件的控制信號(hào)也應(yīng)為與圖6-43b)相似形狀的一系列脈沖。

理論上講驅(qū)動(dòng)脈沖波形的寬度可用計(jì)算方法獲得，以作為控制逆變器中各開關(guān)元件通斷的依據(jù)。但較為實(shí)用的辦法是利用調(diào)制技術(shù)，以所期望的正弦波作為調(diào)制波，而對(duì)它進(jìn)行調(diào)制的信號(hào)稱為載波，通常用等腰三角波調(diào)制方法來確定各分段矩形脈沖的寬度。由于等腰三角波是上下寬度線性對(duì)稱變化的波形，以它作為調(diào)制的載波信號(hào)，當(dāng)它與任何一個(gè)光滑的曲線相交時(shí)，即可得到一組等幅而脈沖寬度正比于該曲線函數(shù)值的矩形脈沖。取正弦波作為控制信號(hào)，它與三角載波相比較后所得到的即是一組寬度按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖，這種調(diào)制方式稱為正弦脈寬調(diào)制，簡稱SPWM。

圖6-46所示為由MOSFET功率開關(guān)元件組成的PWM逆變器的主電路，其中VD1～VD6為反饋二極管。圖6-47是為VT1～VT6提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的原理框圖，uc輸出一定幅值與頻率的三角波作為載波信號(hào)；ura、urb、urc為三相正弦調(diào)制波（參考電壓），它們與uc進(jìn)行比較、放大后產(chǎn)生控制信號(hào)。改變參考電壓的幅值與頻率，即可調(diào)節(jié)逆變器輸出的電壓與頻率。

為保證三相輸出電壓對(duì)稱，應(yīng)使fc/fr＝3n(fc為載波頻率，fr為調(diào)制波頻率，n為正整數(shù))，圖6-48中示出了n＝2時(shí)VT1的信號(hào)Ug1。同理可畫出urb、urc與uc的交點(diǎn)以得出Ug3、Ug5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在調(diào)制波的負(fù)半周，可相應(yīng)得到Ug4、Ug6、Ug2的信號(hào)。

三、PWM控制技術(shù)的特點(diǎn)

PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。可將噪聲影響降到最低。對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。由于PWM可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)。由此在交流傳動(dòng)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)大致可以分為三類：

1、正弦PWM（包括電壓、電流或磁通的正弦為目標(biāo)的各種PWM方案，多重PWM也應(yīng)歸于此類）。

2、正弦PWM已為人們所熟知。旨在改善輸出電壓、電流波形、降低電源系統(tǒng)諧波的多重PWM技術(shù)在大功率變頻器中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

3、優(yōu)化PWM，優(yōu)化PWM所追求的是實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變率（THD）最小、電壓利用率最高、效率最優(yōu)，及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。