基本原理：PWM控制

1.面积等效原理

面积等效原理内容是，冲量相等(即面积相等)而形状不同的窄脉冲加在惯性环节(如电感)时，其效果基本相同。图7-28所示是三个形状不同但面积相等的窄脉冲信号电压,当它加到图7-29所示的R、L电路两端时,流过R、L元件的电流变化基本相同,因此对于R、L电路来说,这三个脉冲是等效的。

图7-28 三个形状不同但面积相等的窄脉冲信号电压

a)矩形波 b)三角波 c)正弦波

图7-29 R、L电路

2.SPWM控制原理(www.xing528.com)

SPWM意为正弦波(Sinusoidal)脉冲宽度调制。为了说明SPWM原理,可将图7-30所示的正弦波正半周分成N等份,那么该正弦波可以看成是由宽度相同、幅度变化的一系列连续的脉冲组成,这些脉冲的幅度按正弦规律变化,根据面积等效原理,这些脉冲可以用一系列矩形脉冲来代替,这些矩形脉冲的面积要求与对应正弦波部分相等,且矩形脉冲的中点与对应正弦波部分的中点重合。同样的道理,正弦波负半周也可用一系列负的矩形脉冲来代替。这种脉冲宽度按正弦规律变化且和正弦波等效的PWM波形称为SPWM波形。PWM波形还有其他一些类型,但在变频器中最常见的就是SPWM波形。

要得到SPWM脉冲,最简单的方法是采用图7-31所示的电路,通过控制开关S的通断,在B点可以得到图7-30所示的SPWM脉冲U_B,该脉冲加到R、L电路两端,流过的R、L电路的电流为I,该电流与正弦波U_A加到R、L电路时流过的电流是近似相同的。也就是说,对于R、L电路来说,虽然加到两端的U_A和U_B信号波形不同,但流过的电流是近似相同的。

图7-30 正弦波按面积等效原理转换成SPWM脉冲

图7-31 产生SPWM波的简易电路