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在PWM波形中,各脈沖的幅值是相等的,要改變等效輸出正弦波的幅值時,只要按同一比例系數(shù)改變各脈沖的寬度即可,因此在交-直-交變頻器中,PWM逆變電路輸出的脈沖電壓就是直流側(cè)電壓的幅值。
根據(jù)上述原理,在給出了正弦波頻率,幅值和半個周期內(nèi)的脈沖數(shù)后,PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計算出來。按照計算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷,就可以得到所需要的PWM波形。
脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用,方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的,因為在給定的任何時刻,滿幅值的直流供電要么完全有(ON),要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候,斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠,任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。
多數(shù)負(fù)載(無論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz,通常調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間。
許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器。例如,Microchip公司的PIC16C67內(nèi)含兩個PWM控制器,每一個都可以選擇接通時間和周期。占空比是接通時間與周期之比;調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。執(zhí)行PWM操作之前,這種微處理器要求在軟件中完成以下工作:
1、設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時器/計數(shù)器的周期
2、 在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時間
3、設(shè)置PWM輸出的方向,這個輸出是一個通用I/O管腳
4、啟動定時器
5、使能PWM控制器
如今幾乎所有市售的單片機(jī)都有PWM模塊功能,若沒有(如早期的8051),也可以利用定時器及GPIO口來實現(xiàn)。更為一般的PWM模塊控制流程為(筆者使用過TI的2000系列,AVR的Mega系列,TI的LM系列):
1、使能相關(guān)的模塊(PWM模塊以及對應(yīng)管腳的GPIO模塊)。
2、配置PWM模塊的功能,具體有:
①:設(shè)置PWM定時器周期,該參數(shù)決定PWM波形的頻率。
②:設(shè)置PWM定時器比較值,該參數(shù)決定PWM波形的占空比。
③:設(shè)置死區(qū)(deadband),為避免橋臂的直通需要設(shè)置死區(qū),一般較的單片機(jī)都有該功能。
④:設(shè)置故障處理情況,一般為故障是封鎖輸出,防止過流損壞功率管,故障一般有比較器或ADC或GPIO檢測。
⑤:設(shè)定同步功能,該功能在多橋臂,即多PWM模塊協(xié)調(diào)工作時尤為重要。
3、設(shè)置相應(yīng)的中斷,編寫ISR,一般用于電壓電流采樣,計算下一個周期的占空比,更改占空比,這部分也會有PI控制的功能。
4、使能PWM波形發(fā)生。
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