3。2。 PWM控制技术

3。2。1。 PWM控制技术简介

PWM（Pulse Width Modulation）控制技术是对脉冲的宽度进行调制的技术，即对一系列脉冲的宽度进行调制，使这一系列脉冲的效果与所需要的波形相等。在逆变电路中，PWM控制技术的应用十分广泛。目前实际应用的逆变器基本上都是采用的PWM型逆变电路。

3。2。2。 PWM控制技术的基本原理

在采样控制理论中有一个重要的结论：形状不同但冲量（窄脉冲的面积）相等的脉冲输入有惯性的环节时，其输出的响应波形基本相同。用傅立叶变换分析上述各脉冲的响应波形，可以发现其低频部分十分相近，在高频段稍有少许不同。也即是说，面积相同的不同类型的脉冲，比如矩形脉冲、三角形脉冲、正弦半波脉冲，当它们分别输入具有惯性的同一个环节上时，其输出响应基本相同。

这个原理是PWM控制技术的理论基础，被称作面积等效原理

利用面积等效原理，我们可以通过输入一系列等幅不等宽的脉冲，来达到与输入一个正弦半波基本相同的效果。

图 2用PWM波代替正弦波

如图2a所示，正弦波的正半周期被分成N等份，将每一等份上的脉冲用等面积的矩形波来代替。这些矩形波的数量为N，幅值相等，每一个的中点与相应正弦脉冲的中点重合。那么就得到图2b中的矩形脉冲序列，我们称其为PWM波形。可以看出，图2b中的矩形脉冲序列的宽度，是按照正弦规律变化的。根据面积等效原理，图2b的矩形脉冲序列与图2a的正弦半波脉冲等效。

想要等效的正弦波的电压大小发生变化时，只要用一个相同的系数改变PWM波各个脉冲的宽度，就可重新达到等效。文献综述

3。2。3。 PWM逆变电路及其控制方法

根据PWM技术的原理，若已知正弦波的频率、脉冲数等参数，就能算出与该正弦波等效的PWM波的各脉冲的宽度和间隔。若已知宽度和间隔，我们就直到何时该如何控制基本逆变电路的各个开关的通断状态，从而输出等效的PWM波形。这种方法被称为计算法。但是显而易见，计算法在实际使用中极其繁琐，难以满足简单易用的要求。

另一种方法是调制法，这也是实际设计中最常用的方法。为得到等效的PWM波，通常将需要等效的波形设为调制信号，同时将载波设为受调制信号，通过调制，即可获得。通常采用三角波或锯齿波作为载波，而等腰三角波应用的最多。在等腰三角波上，每一点与X轴的距离和与Y轴的距离成线性关系，并且等腰三角波关于过其顶点的垂线对称。若把它作为载波，在其与变化较平缓的调制波的交点处控制开关器件的状态，就能获得宽度正比于调制波幅值的脉冲序列。而这恰恰符合PWM技术的要求。若信号波是正弦波，用这种方法所得到的波形就被称作SPWM（Sinusoidal PWM）波形。下面结合具体电路对这种方法做进一步说明。