pwm與spwm波,載波、參考波與輸出波形的關(guān)系

PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）與SPWM（Sinusoidal PWM，正弦脈沖寬度調(diào)制）波是電力電子領(lǐng)域中常用的兩種調(diào)制技術(shù)，它們?cè)谳d波、參考波與輸出波形之間存在著密切的關(guān)系。

一、PWM波的基本原理與關(guān)系

1. PWM波的基本原理

PWM是一種利用微處理器的數(shù)字信號(hào)輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的技術(shù)。它通過改變脈沖信號(hào)的占空比（即脈沖信號(hào)高電平的時(shí)間與一個(gè)周期的比例）來控制輸出信號(hào)的平均功率。PWM波形由一系列的方波脈沖組成，每個(gè)脈沖的寬度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

2. 載波與參考波

在PWM技術(shù)中，通常不直接提及“載波”和“參考波”這兩個(gè)術(shù)語，因?yàn)镻WM本身并不直接依賴于載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。然而，為了更好地理解PWM的生成過程，我們可以將PWM的周期信號(hào)視為一種“載波”，而占空比的變化則是由外部控制信號(hào)（可以視為“參考波”的某種形式）決定的。但需要注意的是，這種類比并不嚴(yán)格，因?yàn)镻WM并不涉及載波與參考波的直接調(diào)制關(guān)系。

3. 輸出波形

PWM的輸出波形是一系列等幅不等寬的矩形脈沖序列。通過調(diào)整脈沖的寬度（占空比），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)平均功率的調(diào)節(jié)。當(dāng)占空比變化時(shí)，輸出波形的平均電平也會(huì)相應(yīng)變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的控制。

二、SPWM波的基本原理與關(guān)系

1. SPWM波的基本原理

SPWM是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定頻率的正弦信號(hào)的方法。它通過變換和調(diào)整正弦波的頻率和相位來控制輸出信號(hào)的波形。具體來說，SPWM波形是由多個(gè)正弦波脈沖組成，每個(gè)脈沖的頻率和相位相對(duì)于參考正弦波進(jìn)行調(diào)整。這種調(diào)整使得生成的脈沖序列的均值近似為正弦波的波形。

2. 載波與參考波

在SPWM技術(shù)中，載波和參考波起著至關(guān)重要的作用。載波通常是一個(gè)高頻的三角波或鋸齒波信號(hào)，其頻率遠(yuǎn)高于參考正弦波的頻率。參考波則是需要被調(diào)制的正弦波信號(hào)。在SPWM的生成過程中，載波信號(hào)與參考正弦波信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)。這些PWM脈沖信號(hào)的寬度和頻率隨著參考正弦波信號(hào)的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形的控制。

3. 輸出波形

SPWM的輸出波形是經(jīng)過調(diào)制后的正弦波脈沖序列。由于載波信號(hào)的頻率遠(yuǎn)高于參考正弦波的頻率且載波信號(hào)的幅值固定不變（或變化很?。虼送ㄟ^調(diào)整PWM脈沖的寬度和頻率可以使得輸出波形的均值近似為正弦波。這種調(diào)制方式使得SPWM波形具有低諧波失真、高精度和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

三、載波、參考波與輸出波形的關(guān)系總結(jié)

1. PWM波

• 載波 ：在PWM技術(shù)中不直接提及載波信號(hào)但可將周期信號(hào)視為一種“載波”。
• 參考波 ：外部控制信號(hào)可視為“參考波”的某種形式?jīng)Q定占空比變化。
• 輸出波形 ：一系列等幅不等寬的矩形脈沖序列通過調(diào)整占空比控制平均功率。

2. SPWM波

• 載波 ：高頻的三角波或鋸齒波信號(hào)與參考正弦波信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM脈沖。
• 參考波 ：需要被調(diào)制的正弦波信號(hào)決定PWM脈沖的寬度和頻率變化。
• 輸出波形 ：正弦波脈沖序列均值近似為正弦波具有低諧波失真和高精度等優(yōu)點(diǎn)。

四、應(yīng)用與優(yōu)勢

1. 應(yīng)用領(lǐng)域

• PWM技術(shù)廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、逆變器、照明調(diào)光和電源控制等領(lǐng)域。其簡單有效、高效節(jié)能和低噪聲等特點(diǎn)使得它成為許多電力設(shè)備的首選控制方式。
• SPWM技術(shù)則更適用于需要高精度控制和低諧波失真的場合如交流電機(jī)控制、逆變器控制以及電力變換器等。其高精度和低諧波失真的特點(diǎn)使得它能夠滿足更嚴(yán)格的控制要求。

2. 優(yōu)勢對(duì)比

• PWM ：簡單有效、高效節(jié)能、低噪聲且可調(diào)范圍廣適用于多種應(yīng)用場景。
• SPWM ：高精度、低諧波失真且適用范圍廣特別適用于需要高精度控制的場合。

綜上所述，PWM與SPWM波在載波、參考波與輸出波形之間存在著密切的關(guān)系。通過深入理解這些關(guān)系我們可以更好地掌握這兩種調(diào)制技術(shù)的原理和應(yīng)用方法從而在實(shí)際工程中實(shí)現(xiàn)更精確和高效的電力控制。