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[導(dǎo)讀]PWM是脈寬調(diào)制,在電力電子中,最常用的就是整流和逆變。這就需要用到整流橋和逆變橋。對三相電來說,就需要三個橋臂。以兩電平為例,每個橋臂上有兩個電力電子器件,比如IGBT。這兩個IGBT不能同時導(dǎo)通,否則就會出現(xiàn)短路的情況。因此,設(shè)計帶死區(qū)的PWM波可以防止上下兩個器件同時導(dǎo)通。也就是說,當(dāng)一個器件導(dǎo)通后關(guān)閉,再經(jīng)過一段死區(qū),這時才能讓另一個導(dǎo)通。

PWM是脈寬調(diào)制,在電力電子中,最常用的就是整流和逆變。這就需要用到整流橋和逆變橋。對三相電來說,就需要三個橋臂。以兩電平為例,每個橋臂上有兩個電力電子器件,比如IGBT。這兩個IGBT不能同時導(dǎo)通,否則就會出現(xiàn)短路的情況。

因此,設(shè)計帶死區(qū)的PWM波可以防止上下兩個器件同時導(dǎo)通。也就是說,當(dāng)一個器件導(dǎo)通后關(guān)閉,再經(jīng)過一段死區(qū),這時才能讓另一個導(dǎo)通。

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什么是死區(qū)


通常,大功率電機、變頻器等,末端都是由大功率管、IGBT等元件組成的H橋或3相橋。每個橋的上半橋和下半橋是是絕對不能同時導(dǎo)通的,但高速的PWM驅(qū)動信號在達(dá)到功率元件的控制極時,往往會由于各種各樣的原因產(chǎn)生延遲的效果,造成某個半橋元件在應(yīng)該關(guān)斷時沒有關(guān)斷,造成功率元件燒毀。

死區(qū)就是在上半橋關(guān)斷后,延遲一段時間再打開下半橋或在下半橋關(guān)斷后,延遲一段時間再打開上半橋,從而避免功率元件燒毀。這段延遲時間就是死區(qū)。(就是上、下半橋的元件都是關(guān)斷的)死區(qū)時間控制在通常的低端單片機所配備的PWM中是沒有的。

死區(qū)時間是PWM輸出時,為了使H橋或半H橋的上下管不會因為開關(guān)速度問題發(fā)生同時導(dǎo)通而設(shè)置的一個保護時段,所以在這個時間,上下管都不會有輸出,當(dāng)然會使波形輸出中斷,死區(qū)時間一般只占百分之幾的周期。但是PWM波本身占空比小時,空出的部分要比死區(qū)還大,所以死區(qū)會影響輸出的紋波,但應(yīng)該不是起到?jīng)Q定性作用的。

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DSP里PWM的死區(qū)


在整流逆變的過程中,同一相的上下橋不能同時導(dǎo)通,否則電源會短路,理論上DSP產(chǎn)生的PWM是不會同時通,但器件的原因PWM不可能是瞬時電平跳變的,總是梯形下降的,這樣會可能使上下橋直通,為此,設(shè)一個極短的時間,上下橋都關(guān)閉,再選擇性開通,避免了上下橋直通,實際控制中死區(qū)會導(dǎo)致控制性能變差。

PWM的上下橋臂的三極管是不能同時導(dǎo)通的。如果同時導(dǎo)通就會是電源兩端短路。所以,兩路觸發(fā)信號要在一段時間內(nèi)都是使三極管斷開的。這個區(qū)域就叫做“死區(qū)”。


PWM的占空比決定輸出到直流電機的平均電壓,PWM不是調(diào)節(jié)電流的。PWM的意思是脈寬調(diào)節(jié),也就是調(diào)節(jié)方波高電平和低電平的時間比,一個20%占空比波形,會有20%的高電平時間和80%的低電平時間,而一個60%占空比的波形則具有60%的高電平時間和40%的低電平時間,占空比越大,高電平時間越長,則輸出的脈沖幅度越高,即電壓越高。如果占空比為0%,那么高電平時間為0,則沒有電壓輸出。如果占空比為100%,那么輸出全部電壓。

所以通過調(diào)節(jié)占空比,可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的,而且輸出電壓可以無級連續(xù)調(diào)節(jié)。

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PWM的相關(guān)概念


1.占空比
就是輸出的PWM中,高電平保持的時間與該PWM的時鐘周期的時間之比。

如,一個PWM的頻率是1000Hz,那么它的時鐘周期就是1ms,就是1000us,如果高電平出現(xiàn)的時間是200us,那么低電平的時間肯定是800us,那么占空比就是200:1000,也就是說PWM的占空比就是1:5。

2.分辨率
也就是占空比最小能達(dá)到多少,如8位的PWM,理論的分辨率就是1:255(單斜率),16位的的PWM理論就是1:65535(單斜率)。

頻率就是這樣的,如16位的PWM,它的分辨率達(dá)到了1:65535,要達(dá)到這個分辨率,T/C就必須從0計數(shù)到65535才能達(dá)到,如果計數(shù)從0計到80之后又從0開始計到80.......,那么它的分辨率最小就是1:80了,但是,它也快了,也就是說PWM的輸出頻率高了。

3.雙斜率 / 單斜率
  • 假設(shè)一個PWM從0計數(shù)到80,之后又從0計數(shù)到80....... 這個就是單斜率
  • 假設(shè)一個PWM從0計數(shù)到80,之后是從80計數(shù)到0....... 這個就是雙斜率


可見,雙斜率的計數(shù)時間多了一倍,所以輸出的PWM頻率就慢了一半,但是分辨率卻是1:(80+80)=1:160,就是提高了一倍。

假設(shè)PWM是單斜率,設(shè)定最高計數(shù)是80,我們再設(shè)定一個比較值是10,那么T/C從0計數(shù)到10時(這時計數(shù)器還是一直往上計數(shù),直到計數(shù)到設(shè)定值80),單片機就會根據(jù)你的設(shè)定,控制某個IO口在這個時候是輸出1還是輸出0還是端口取反,這樣,就是PWM的最基本的原理了。
文章來源于網(wǎng)絡(luò)

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