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PWM（PulseWidthModulation，脉宽调制）控制技术是一种广泛应用于电力电子、电机控制、电源管理和自动控制系统中的高效调控手段。其基本原理是通过调节脉冲信号的宽度（即占空比），来控制输出的平均功率或电压水平，从而实现对负载的精确控制。

在PWM控制中，输出波形由一系列等幅的脉冲组成，脉冲的周期保持不变或根据需要调节，而脉冲的宽度则根据控制信号进行变化。通过改变占空比（即高电平时间与整个周期的比值），可以调节输出的平均电压或功率。例如，在直流电机控制中，增大占空比可提高电机转速，减小占空比则降低转速。

PWM技术具有响应速度快、控制精度高、效率高等优点。由于其开关器件（如MOSFET、IGBT等）工作在开关状态202 砂石基础施工工艺，损耗较小，因此在开关电源、变频器、LED调光、无刷电机驱动等领域得到广泛应用。此外，PWM控制还可与微控制器或专用集成电路结合，实现智能化、数字化控制。

总之，PWM控制技术以其高效、灵活、稳定的特性，成为现代电子系统中不可或缺的重要控制手段，广泛服务于工业自动化、新能源、消费电子等多个领域。

如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波

6.1PWM控制的基本思想

对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：

根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。

6.1PWM控制的基本思想

6.1PWM控制的基本思想

2）PWM电流波电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。

6.2PWM逆变电路及其控制方法

目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。本节内容构成了本章的主体。PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路。

6.2PWM逆变电路及其控制方法

6.2.1计算法和调制法6.2.2异步调制和同步调制6.2.3规则采样法

6.2.1计算法和调制法

根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形。本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。

6.2.1计算法和调制法

工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud。

图6－4单相桥式PWM逆变电路

结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明

6.2.1计算法和调制法

图6－4单相桥式PWM逆变电路

6.2.1计算法和调制法

3）单极性PWM控制方式（单相桥逆变）

ur正半周，V1保持通，V2保持断。当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud。当ur

6.2.1计算法和调制法

3）双极性PWM控制方式（单相桥逆变）

在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平。同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。

在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。

6.2.1计算法和调制法

对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。

6.2.1计算法和调制法

4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）

6.2.1计算法和调制法

下面以U相为例分析控制规律：

6.2.1计算法和调制法

输出线电压PWM波由±Ud和0三种电平构成负载相电压PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共5种电平组成。防直通的死区时间同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定。死区时间会给输出的PWM波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。

6.2.1计算法和调制法

5）特定谐波消去法(SelectedHarmonicEliminationPWM—SHEPWM)

这是计算法中一种较有代表性的方法。输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和π），共6个开关时刻可控。为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。

6.2.1计算法和调制法

6.2.1计算法和调制法

确定a1的值，再令两个不同的an=0(n=1,3,5…)，就可建三个方程，求得1、2和3。

消去两种特定频率的谐波

6.2.1计算法和调制法

在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消。可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：

给定a1，解方程可得1、2和3。a1变，1、2和3也相应改变。

6.2.1计算法和调制法

一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考虑到PWM波四分之一周期对称，k个开关时刻可控，除用一个自由度控制基波幅值外，可消去k－1个频率的特定谐波。k的取值越大，开关时刻的计算越复杂。除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法，在6.3节介绍。

6.2.2异步调制和同步调制

根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制。

通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大

6.2.2异步调制和同步调制

——载波信号和调制信号保持同步的调制方式，当变频时使载波与信号波保持同步，即N等于常数。

基本同步调制方式，fr变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。三相电路中公用一个三角波载波，且取N为3的整数倍，使三相输出对称。为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数。fr很低时，fc也很低，由调制带来的谐波不易滤除。fr很高时，fc会过高，使开关器件难以承受。

db62t 3210-2021 超低能耗建筑技术规程6.2.2异步调制和同步调制

3）分段同步调制——异步调制和同步调制的综合应用。

把整个fr范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段的N不同。在fr高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高；在fr低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低。

为防止fc在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法。同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现。可在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近。

1）自然采样法：按照SPWM控制的基本原理产生的PWM波的方法，其求解复杂，难以在实时控制中在线计算拉毛灰施工工艺，工程应用不多。

2）规则采样法工程实用方法，效果接近自然采样法，计算量小得多。

三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc。自然采样法中，脉冲中点不和三角波(负峰点)重合。规则采样法使两者重合，使计算大为减化。如图所示确定A、B点，在tA和tB时刻控制开关器件的通断。脉冲宽度和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近。