《PWM控制技术》课件.ppt

PWM控制技术本课程将介绍PWM控制技术的原理、应用以及必威体育精装版发展趋势。

PWM控制的基本原理脉冲宽度调制(PWM)是一种通过改变脉冲宽度来控制直流电机速度或功率的技术。PWM信号包含一系列的脉冲，每个脉冲的宽度代表着电机施加的电压比例。通过调节占空比，PWM可以精确控制电机速度和扭矩。

PWM波形的产生1数字信号来自控制系统2比较器比较输入信号3三角波固定频率4PWM波形脉冲宽度调制

占空比的定义和计算D占空比脉冲宽度与脉冲周期之比100%最大值当脉冲宽度等于周期时0%最小值当脉冲宽度为零时

PWM波形的主要参数占空比占空比是PWM波形的一个重要参数，它表示脉冲宽度与周期之比。占空比可以用来控制输出信号的平均值，从而调节输出功率。频率PWM波形的频率决定了脉冲的重复速率。频率越高，脉冲越短，控制精度越高，但同时功耗也可能增加。脉冲宽度脉冲宽度是PWM波形的一个基本参数，它决定了脉冲的持续时间。脉冲宽度与占空比密切相关，占空比越高，脉冲宽度越长。

PWM控制中的瞬时值和平均值瞬时值PWM信号在每个周期内的瞬时值是一个脉冲，可以是高电平或低电平。平均值PWM信号的平均值可以通过占空比来计算，它反映了信号在整个周期内的平均电压或电流水平。控制目标PWM控制技术利用占空比来控制信号的平均值，从而实现对电机速度、转矩或其他参数的调节。

电机驱动中PWM控制的应用电动汽车PWM控制精确调节电机转速和扭矩，实现平稳加速和高效能量利用。工业机器人PWM控制实现高精度位置控制，提高机器人动作的灵活性和可靠性。风力发电机PWM控制优化风力发电效率，提高发电系统的稳定性和可靠性。

功率电子器件的工作原理1控制开关功率电子器件充当电子电路中的开关，用于控制电流的流动和能量的传递。2转换能量它们可以将直流电转换为交流电，或将交流电转换为直流电，从而实现电压和电流的变换。3效率提升通过快速开关，功率电子器件可以减少能量损失，提高能源利用效率。

MOSFET器件特性及选型特性高开关速度、低导通电阻、高功率密度、高可靠性。选型考虑工作电压、电流、功率、开关速度、导通电阻、封装形式、成本等因素。

IGBT器件特性及选型高耐压IGBT器件能够承受高电压，适用于高压电源系统和电机驱动。高电流容量IGBT能够承受高电流，满足大功率应用的需求。快速开关速度IGBT器件具有快速开关速度，提高了功率转换效率。

PWM控制电路的设计1功率器件选择根据负载功率和电压要求选择合适的MOSFET或IGBT器件2驱动电路设计设计合适的驱动电路，确保功率器件能够正常开关3反馈回路设计设计反馈回路，确保输出电压或电流稳定4保护电路设计设计过流、过压、过温等保护电路，保证电路安全运行

滤波电路的设计1消除噪声滤波电路的主要作用是消除PWM信号中产生的噪声，为负载提供稳定的直流电压。2抑制谐波PWM控制过程会产生谐波，滤波电路可以有效抑制这些谐波，提高信号质量。3提高效率滤波电路可以减少功率损耗，提高PWM控制系统的整体效率。

电流感应与检测电路1霍尔效应传感器利用霍尔效应传感器检测电流产生的磁场变化，实现电流感应。2电流互感器通过电流互感器将大电流转换为小电流信号，进行精确测量。3分流电阻在电路中串联分流电阻，通过测量压降来推算电流大小。

过温保护电路的设计温度传感器用于监测电机或其他关键组件的温度。报警电路当温度超过设定阈值时发出警报。断路电路在紧急情况下切断电源，防止过热损坏。

过流保护电路的设计电流检测使用电流传感器监测电机电流，以确定是否发生过流。过流阈值设置设定一个过流阈值，当电流超过阈值时触发保护机制。保护措施采取措施防止电机损坏，例如断开电源或降低电机速度。恢复机制在故障消除后，系统应能自动恢复正常工作状态。

反馈控制系统的设计传感器选择选择合适的传感器来准确测量被控变量。控制算法设计合适的控制算法来调节控制信号。控制器选择选择合适的控制器实现控制算法。执行机构选择选择合适的执行机构来控制被控对象。

闭环PWM控制系统的稳定性分析稳定性分析重要性系统参数影响稳定性控制算法稳定性保证仿真与测试验证稳定性

电机速度/转矩控制系统1速度控制通过调节电机转速实现所需的速度2转矩控制通过调节电机转矩实现所需的力矩3闭环控制利用传感器反馈信息来校正控制误差

电机电流控制系统1电流环控制通过检测电机电流，并与设定值进行比较，产生误差信号。2PID控制算法利用PID控制算法，对误差信号进行处理，生成PWM控制信号。3驱动电路控制PWM控制信号驱动电机驱动电路，调节电机电流，最终控制电机转速或转矩。

电机位置/角度控制系统位置传感器使用编码器或其他传感器来检测电机轴的旋转角度。控制算法根据目标位置和实际位置的偏差计算控制信号。反馈控制将控制信号反馈给电机，以调整其速度和转