什么是D什么是DPWM调制方式？PWM调制方式？

作者简介：

从事三相异步电机和永磁同步电机的控制开发工作十余年，精通无感FOC控制。涉及产品包括变频器，伺服，电动工具，吸尘器，螺旋桨，无人机，空压机等。功率范围包括100W~100kW，电压范围包括14VDC~660VAC。

从2020年开始在知乎和公众号做技术分享，一贯的理念是尊重知识，尊重劳动，尊重版权，持续性输出价值。期待所有同行获得足够的报酬，越来越多人愿意从事电机控制行业。目前在闲鱼，CSDN，B站，抖音都有个人IP。

问题描述：

经常有朋友问，包括培训班里也有朋友想了解一下DPWM。毕竟DPWM是缩写，也许代表了多种解释。

最近研究了一下，实际在产品中尤其是高压大功率的驱动，DPWM是广泛应用的。通俗地说，DPWM就是SVPWM里的五段式，为什么要采用DPWM？有什么优势？本文简要介绍一下。

常规SVPWM方案：

SVPWM分为七段式和五段式，七段式SVPWM在三角波计算器周期内，即一个开关周期内，左右两边式对称的零矢量。如果不进入过调制区域，那么三角波计数器中点也是零矢量。整个开关周期的开关周期分成了七段，所以叫七段式SVPWM。如下图左。

五段式SVPWM在每个开关周期内，总有一相是全开或者全关，即少一次开关动作，总体的开关损耗较小。

整个开关周期分成了五段，所以叫五段式。相比于七段式，其开关次数少一些，逆变器损耗小，谐波更大。如下图右。

七段式SVPWM(左) 五段式SVPWM(右)

七段式SVPWM的PWM比较值是马鞍波，基本是连续光滑的形状，所以七段式SVPWM又叫做Continuous-PWM,简写即CPWM，连续PWM模式。如下图：

七段式的马鞍波比较值是连续的

而五段式SVPWM，因为摒弃了一部分零矢量，由于这个原因，五段式的PWM比较值在一个开关周期内，总有1/3的时间处于钳位状态。如下图：

从上图可以看出，五段式PWM比较值是不连续的，所以五段式PWM又称作Discontinuous-PWM模式，简写DPWM,即本文提到的不连续PWM模式。

在一个开关周期内，总有一相处于全开或者全关的状态，另外两相有开关动作。根据不同的钳位模式，DPWM可以分为DPWM0, DPWM1, DPWM2等多种模式。如下图：

 

DPWM相比于CPWM，谐波更大，但是其损耗较小，所以对于变频器，尤其是高压变频器，常用的IGBT作为逆变开关元件，其开关损耗不可忽略。所以五段式可以有效降低其总体的开关损耗，进而降低逆变器的温升。

CPWM的输出电压谐波更小，那么在中高速下，更小的谐波可以获取更低的电机温升和电机寿命。因为速度越高，同样的输出力矩下功率越大，电机发热更严重。

如上图所示，在功率因数0.9时，SVPWM七段式，即CPWM的总损耗明显高于所有的DPWM调制方式。而且超出的部分就是由开关损耗大造成的。

如上图所示，调制比较高时，CPWM的损耗明显高于DPWM。
 

如上图所示，调制比较低时，CPWM的逆变损耗依然大于DPWM。所以调制度对二者损耗区别基本无影响。

如上图所示，调制度较高时，CPWM和DPWM的电机损耗几乎一致，没有什么区别。

如上图所示，低调制度下，DPWM的电机损耗是明显大于CPWM的。

再把电机损耗和驱动器损耗相结合到一起：

如上图，在高调制度下，DPWM的系统损耗表现要优于CPWM。

如上图所示，在低调制度下，CPWM的系统损耗明显优于DPWM。

在低调制度下，CPWM的系统效率高，高调制度下，DPWM系统效率高。

DPWM就是为了解决大功率，高电压下的逆变器提出的，包括马达控制，大功率逆变器等。低速下调制度低，使用CPWM调制方式。高速下调制度较高，使用DPWM调制方式。

但是低压控制器，常用MOSFET，因为MOS的开关速度较快，开关损耗低，所以其开关损耗并不明显，故在低压控制器，DPWM使用的意义并不大。

在电动汽车主驱行业，低速常用CPWM，应对城市工况，对NVH敏感。中高速用DPWM，对效率敏感。总体的选择，还是看系统效率测试和电机温升的结果。

实际应用

前文提到，CPWM在一个开关周期内，只要不进入过调制，那么三相都会有开关动作。所以CPWM又称作三相调制。

DPWM在一个开关周期内，总有一相没有开关动作，所以DPWM又称作两相调制。

三相调制和两相调制，其实质就是CPWM和DPWM，只是名词容易误解。下面就以变频器两大代表厂商看看DPWM和CPWM的应用：

汇川技术：

MD520说明书

MD520说明书

MD520说明书

从汇川MD520说明书可以看出，汇川默认在15Hz从CPWM切换到DPWM。DPWM降低开关损耗，提高变频器效率。CPWM谐波小，降低电机噪音。

汇川的DPWM包含DPWM0, DPWM1, DPWM2, DPWM3, DPWMph等多种模式供选择。

英威腾：

GD800说明书

英威腾的GD800从说明书看功能没有那么复杂，就是选择CPWM模式或者CPWM切换到DPWM的模式两个选项。

参考文献：

李明彦. 一种基于DPWM的永磁同步电机驱动损耗研究

审核编辑 黄宇