PWM波形

PWM就是脈衝寬度調製，也就是佔空比可變的脈衝波形.

脈衝寬度調製是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用，方波的佔空比被調製用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要麼完全有（ON），要麼完全無（OFF）。電壓或電流源是以一種通（ON）或斷（OFF）的重複脈衝序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，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進行編碼。

隨着電子技術的發展，出現了多種PWM技術，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中採用的脈寬PWM法，它是把每一脈衝寬度均相等的脈衝列作為PWM波形，通過改變脈衝列的週期可以調頻，改變脈衝的寬度或佔空比可以調壓，採用適當控制方法即可使電壓與頻率協調變化。可以通過調整PWM的週期、PWM的佔空比而達到控制充電電流的目的。

模擬信號的值可以連續變化，其時間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓並不精確地等於9V，而是隨時間發生變化，並可取任何實數值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值範圍之內。模擬信號與數字信號的區別在於後者的取值通常只能屬於預先確定的可能取值集合之內，例如在{0V,5V}這一集合中取值。

模擬電壓和電流可直接用來進行控制，如對汽車收音機的音量進行控制。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。擰動旋鈕時，電阻值變大或變小；流經這個電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅動揚聲器的電流值，使音量相應變大或變小。與收音機一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。

儘管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它並不總是非常經濟或可行的。其中一點就是，模擬電路容易隨時間漂移，因而難以調節。能夠解決這個問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重（如老式的家庭立體聲設備）和昂貴。模擬電路還有可能嚴重發熱，其功耗相對於工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。

通過以數字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經在芯片上包含了PWM控制器，這使數字控制的實現變得更加容易了。

脈寬調製（PWM）基本原理：控制方式就是對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈衝，用這些脈衝來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個週期中產生多個脈衝，使各脈衝的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規則對各脈衝的寬度進行調製，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。　例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N個彼此相連的脈衝所組成的波形。這些脈衝寬度相等，都等於 π/n ，但幅值不等，且脈衝頂部不是水平直線，而是曲線，各脈衝的幅值按正弦規律變化。如果把上述脈衝序列用同樣數量的等幅而不等寬的矩形脈衝序列代替，使矩形脈衝的中點和相應正弦等分的中點重合，且使矩形脈衝和相應正弦部分面積（即衝量）相等，就得到一組脈衝序列，這就是PWM波形。可以看出，各脈衝寬度是按正弦規律變化的。根據衝量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對於正弦的負半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。

在PWM波形中，各脈衝的幅值是相等的，要改變等效輸出正弦波的幅值時，只要按同一比例係數改變各脈衝的寬度即可，因此在交－直－交變頻器中，PWM逆變電路輸出的脈衝電壓就是直流側電壓的幅值。 ^[1] 

PWM控制技術就是對半導體開關器件的導通和關斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈衝，用這些脈衝來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規則對各脈衝的寬度進行調製，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

PWM控制技術以其控制簡單，靈活和動態響應好的優點而成為電力電子技術最廣泛應用的控制方式，也是人們研究的熱點。由於當今科學技術的發展已經沒有了學科之間的界限，結合現代控制理論思想或實現無諧振波開關技術將會成為PWM控制技術發展的主要方向之一。 ^[2] 

電流跟蹤型PWM變流電路就是對變流電路採用電流跟蹤控制。也就是，不用信號波對載波進行調製，而是把希望輸出的電流作為指令信號，把實際電流作為反饋信號，通過二者的瞬時值比較來決定逆變電路各功率器件的通斷，使實際的輸出跟蹤電流的變化。採用滯環比較方式的電流跟蹤型變流器的特點：

①硬件電路簡單；

②屬於實時控制方式，電流響應快；

③不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量；

④與計算法和調製法相比，相同開關頻率時輸出電流中高次諧波含量較多；

⑤採用閉環控制。 ^[3] 

若令頻率不變，直接改變脈衝的寬度，亦即控制開關元件的導通時間；比如高電平導通，那麼方波的A越大，B越小，導通時間就長；否則就越短。