脉宽调制到底是个什么东西?

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昨天在结尾处提到了PAM、PWM和SPWM,说它们经常会在一些说明书或参考书中见到,尤其是在变频器的说明书当中,那么,它们到底是个什么东西哪?今天就说道说道这个事。

它们都属于波形调制,但实现的原理有所不同。在上文中提到,变频设备要拖动负载运动,最核心的要素就是要确保磁通恒定,为一常数,这就要求在电压变化的同时,频率也要同比例变化。

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那么,如何来解决这个问题哪?这就像高中数学解一道应用题,PAM就是最常规的思维,根据公式套。

在改变频率的同时,让电压也发生改变,因为有了可控硅技术,让直流母线电压变得可调,有了逆变技术,让频率变得可调,所以,PAM便可得以实现,但这种技术要同时要对整流和逆变进行控制,让控制电路变得复杂冗余,双方控制要同时进行,协调起来比较困难。

尽管最终还是解出来了,可一写一大片,于是,这种方式就有了升级改造的空间,PWM就登上了时代的封面。

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PWM就是脉宽调制技术,将变频器的输出电压波形以每半个周期为单位分割成多个脉冲,通过调节脉冲宽度和脉冲周期来调节平均电压。因为,脉冲是可以控制的,这就让输出波形可调。

在这里有个“占空比”的概念,就是在每个脉冲周期当中,脉冲宽度所占的比例,就是下图当中的D,D=tp/tc。高频时,脉冲宽度大,占空比高,低频时,脉冲宽度小,占空比自然就小。

PWM只需要在逆变侧控制脉冲的上升沿和下降沿,而不必控制直流侧,可大大简化控制电路,这就让解体篇幅缩减一半。

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若是让脉冲宽度按正弦规律变化,这就成了SPWM,当正弦量较小时,占空比就小,反之就会大。这就将输出电压波形转化成了与正弦电压等效的脉冲波。

由于电动机的绕组具有感性,因此尽管电压是由一系列的脉冲构成的,但通入电机的电流却逼近于正弦波。如此的话,电机就会感到格外舒服。

这样,一道复杂的应用题就非常完美的解决了。

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理解了它,就明白了变频器的输出波形,这是变频器说明书中经常提到的SPWM脉宽调制技术。目前所有变频器,都是采用这种输出调制模式。

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