电机控制之PWM斩波电路

PWM斩波电路一般采用固定频率调脉宽的控制方式。这种控制方式通过调节脉冲宽度来控制输出电压或电流。在PWM控制下，斩波器按照一定的频率进行开关动作，但每次的脉冲宽度可以变化。通过改变脉冲宽度，可以调节输出电压或电流的平均值。这种方式具有较好的调节范围和灵活性，适用于对输出电压或电流要求较高或需要同时调节多个参数的场合。

PWM斩波电路的控制方式还包括频率调制和混合调制。频率调制是通过改变斩波器的开关频率来调节输出电压或电流。而混合调制则同时调节脉冲宽度和开关频率，以实现对输出电压或电流的更精确控制。

PWM控制的思想源于通信技术，理论基础为面积等效原理。

什么是面积等效原理？即冲量相等而形状不同的窄脉冲（占空比小的脉冲）加在具有惯性环节（不会突然变化。惯性环节因含有储能元件，RC电路就是典型的惯性环节）上时，其效果基本相同。

PWM控制技术基本思想

我国交流电的频率是50Hz，因此，交流电的波形是正弦波。那么，PWM控制技术的目标就是用什么样的信号或波形来代替这个正弦波交流电。这个信号可以是形状不同的各种窄脉冲，如方波、三角波等。而在我们今天要讲的电动汽车中采用的是等幅但不等宽的脉冲来代替这个正弦波。

在这以半个正弦波为例进行说明，将正弦半波进行N等分，可以看成是N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等，如下图a）所示。然后用矩形脉冲代替这N个宽度相等，幅值不等的脉冲，而矩形脉冲是等幅，不等宽的脉冲，如下图b）所示。并且这个脉冲的宽度按正弦规律变化。而这一系列等幅不等宽的脉冲，我们称之为PWM波。

PWM控制过程

PWM控制技术对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，即PWM波，用PWM波来代替正弦交流电压。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。如下图所示，当改变脉冲的周期（开关频率）时，起到了改变输出频率的作用。

pwm斩波电路的优缺点

PWM斩波电路具有以下优点：

高效性：PWM斩波电路可以有效地控制电机的转速和转矩，实现快速响应和精确控制。

精确性：它以较高的分辨率调制电机的相电压，实现对电机的精细控制，从而提高控制精度。

灵活性：PWM斩波电路可以根据实际需求进行参数调整和优化，适应不同的应用场景和控制要求。

良好的动态响应：在转速调节系统中，PWM斩波电路表现出快速的动态响应。

然而，PWM斩波电路也存在一些缺点：

噪声和振动：由于PWM斩波电路采用高频PWM调制，可能会引起电机的电磁噪声和机械振动，需要采取适当措施进行抑制和减少。

开关损耗：PWM斩波电路在工作过程中，会频繁关断与导通主开关，从而增加了开关损耗。

审核编辑：黄飞