PWM控制方法综述：从基本原理到分类与发展

PWM (Pulse Width Modulation) 控制技术是一种基于采样控制理论的重要概念，它利用半导体开关器件的交替导通和关断来产生一系列宽度不同但幅度相同的脉冲，以替代连续波形，如正弦波。这一技术的基础在于一个关键结论，即在具有惯性的环节中，不同形状但总冲量相等的窄脉冲产生的效果相近。PWM 控制最早受限于电力电子器件的发展水平，在上世纪 80 年代全控型电力电子器件的兴起和普及后，才得以广泛应用。 1. 相电压控制 PWM - 等脉宽 PWM 法: 这种方法起源于 PAM (Pulse Amplitude Modulation) 的不足，旨在调频和调压。通过保持每个脉冲宽度恒定，改变脉冲序列周期调整频率，改变脉冲宽度或占空比来控制电压。虽然这种方法简化了电路结构并提高功率因数，但输出波形含有较多的谐波成分。 - 随机 PWM: 针对上世纪 70 至 80 年代大功率晶体管的局限，特别是双极性达林顿三极管的高频噪声问题，随机 PWM 方法被开发出来。它通过随机改变开关频率，将电机的电磁噪声转换为近似限带白噪声，降低特定频率成分的噪声强度，适用于低载波频率场景，即便在IGBT广泛应用时仍有其独特的价值。 随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的进一步发展，PWM 控制方法不断进化，除了上述两种基本类型，还有其他诸如三角波PWM、正弦波PWM、多极性PWM、频率调制 PWM、空间矢量 PWM（SVPWM）、同步调制 PWM 等多种方法，每一种都有其适用范围和优势，例如 SVPWM 能够减少开关次数，提高效率，而同步调制 PWM 则适用于要求高精度和高效率的场合。 总结来说，PWM 控制技术是现代电力电子系统的关键，它通过灵活的脉冲宽度调控实现了电压和频率的精确控制，广泛应用于电动机控制、开关电源、电机驱动等领域，并且随着技术的进步，不断衍生出更高效、更精确的控制策略。