毕业论文：PWM脉冲调宽程序设计 ㊣ 精品文档 值得下载

冲的面积。

这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。

如果把各输出波形用傅立叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段有差异。

如图所示的三个窄脉冲形状不同，其中图脉冲调宽程序设计第页共页为矩形脉冲，图为三角形脉冲，图为正弦半波脉冲，但它们的面积即冲量都等于，那么当它们分别加在具有惯性的同个环节上时，其输出响应基本相同。

当窄脉冲变为图的单位脉冲函数时，环节的响应即为该环节的脉冲过渡函数。

图形状不同而冲量相同的各种窄脉冲图的电路是个具体的例子。

图中为电压窄脉冲，其形状和面积分别如图的，所示，为电路的输入。

该输入加在可以看成惯性环节的电路上，设其电流为电路的输出。

图给出了不同窄脉冲时的响应波形。

从波形可以看出，在的上升段，脉冲形状不同时的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。

脉冲越窄，各波形的差异也越小。

如果周期性的施加上述脉冲，则响应也是周期性的。

用傅立叶级数分解后将可看出，各在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。

图冲量相同的各种窄脉冲的响应波形上述原理可以称之为面积等效原理，它是控制技术的重要理论基础。

下面分析如何用系列等幅不等宽的脉冲来代替个正弦半波。

把图的正弦半波分成等份，就可以把正弦半波看成是由个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。

这些脉冲宽度相等，都等于，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。

如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应的正弦波部分的中点重脉冲调宽程序设计第页共页合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积冲量相等，就得到土所示的脉冲序列。

这就是波形。

可以看出，各脉冲的幅值相等，而宽度是按正弦规律变化的。

根据面积等效原理，波形和正弦半波是等效的。

对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到波形。

像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的波形，也称波形。

要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按照同比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。

波形可分为等幅波和不等幅波两种。

由直流电源产生的波通常是等幅波。

如直流斩波电路及逆变电路，其波都是由直流电源产生，由于直流电源电压幅值基本恒定，因此波是等幅的。

如斩控式交流调压电路，矩阵式变频电路，其输入电源都是交流，因此所得到的波也是不等幅的。

不管是等幅波还是不等幅波，都是基于面积等效原理来进行控制的，因此其本质是相同的。

上面所列举的波都是电压波。

除此之外，也还有电流波。

例如，电流型逆变电路的直流源，如对其进行控制，所得到的波就是电流波。

直流斩波电路得到的波是等效直流波形，波得到的是等效正弦波形。

这些都是应用十分广泛的波。

除此之外，波形还可以等效成其他所需要的波形，如等效成所需要的非正弦交流波形等，其基本原理和控制相同，也是基于等效面积原理。

第章方案论证脉冲的生成方法生成脉冲的方法有很多，大致可分为三大类第类是完全由模拟电路生成，第二类是由专用集成芯片生成，第三类是由软硬件结合系统生成。

图用波代替正弦半波脉冲调宽程序设计第页共页完全由模拟电路生成本方法通常由正弦调制波和三角载波比较产生，如图所示。

图中，正弦波发生器和三角波发生器分别由模拟电路组成，在异步调制方式下，三角波的频率是固定的，而正弦波的频率和幅值随调制深度的增大而线性增大。

本方法原理简单而且直观，但也带来如下些缺点，故在微处理机控制时般都不用。

正弦调制波和三角载波由硬件电路生成，硬件开销大，系统可靠性降低。

由于是正弦波和三角载波比较，当控制电路的直流电源电压有波动或有噪声干扰时都将引起脉冲宽度的变化，从而影响到系统输出频率和电压的稳定性。

当输出频率低调制深度很小时，信号噪声比相对增大，此时上述噪声干扰问题更加明显，输出频率精度越来越差。

系统受温漂和时漂的影响大，造成用户使用时系统性能和出厂时的性能不样。

难以实现最优化控制。

因为最优化的调制波都不是正弦波，用硬件手段生成这些调制波，硬件结构将变得更复杂。

由专用集成芯片生成是全数字化的三相波生成集成电路。

这种芯片既可用于脉冲调宽程序设计第页共页参考文献王兆安，黄俊电子电力技术北京机械工业出版社，徐以荣，冷增祥电力电子技术基础南京东南大学出版社，陈国呈新型电力电子变换技术北京中国电力出版社，陈国呈变频调速及软开关电力变换技术北京机械工业出版社，曾毅，王效良，吴皓，张朝平变频调速控制系统的设计与维护济南山东科学技术出版社，李胜宾，陈汉亚语言程序设计长沙湖南科学技术出版社，刘瑞新，赵建军，翟红程单片机原理及应用教程北京机械工业出版社，赵文博，刘文涛单片机语言程序设计北京人民邮电出版社，李宁利用单片机定时器实现信号采样和控制微型机与应用年第期赵德元由单片机控制的单相变频器的研究微型机与应用年第期唐中燕基于单片机的单相变频器设计电机电器技术年第期江世明脉宽调制控制技术中波形程序设计方法邵阳学院学报自然科学版第卷第期年月赵莉正弦脉宽调制的实时实现华东交通大学学报第卷第期年月谢剑操，项占琴软件实现多路波形实时输出的实验研究机电工程第卷第期年月脉冲调宽程序设计第页共页致谢。

附录脉冲调宽程序设计第页共页附录脉冲调宽程序代码文件名调制程序创建人黎徽完成日期功能描述键入数字频率产生等幅宽度可调，但频率等于键入频率的矩形波串调频产生电力系统实时频率，但逆变正弦电流等于设定值的矩形波串调幅正弦量频率正弦量电流幅值三角波幅值个正弦波周期内矩形脉冲的数量波形输出引脚脉冲宽度及间隔时间段数值存储单元个脉冲周期低电平时间段数值存储单元脉冲变换计数器函数名功能描述矩形脉冲宽度和间隔时间数值计算函数说明规则采样算法子程序变量说明，三角波周期，正弦信号基角频率，采样时刻，脉冲间隔时间，脉冲宽度输入正弦量频率，调制度，个正弦波周期内矩形脉冲的数量输出矩形脉冲宽度和间隔时间数值存入数组中脉冲调宽程序设计第页共页，初值计算，函数名功能描述初始化定时器输入无返回无设置为工作方式，定时器定时初值开定时器函数名功能描述取值产生矩形脉冲函数说明定时器中断服务程序脉冲调宽程序设计第页共页，定时时间到输出取反重载定时值函数名功能描述产生矩形脉冲函数说明程序主函数调用函数，计算调制度给输出赋初值调用算法函数调用初始化函数附录中规则采样算法仿真源程序代码脉冲调宽程序设计第页共页脉冲调宽程序设计第页共页题目脉冲调宽程序设计摘要根据冲量效果不变理论，本文提出了采用规则采样算法计算波的方法。

详细描述了采用单片机定时加计数实现波形的程序设计方法。

该方法与传统的硬件电路产生波形相比，具有更大的灵活性和实用性。

电路简单可靠，编程方便。

对软件实现波形中实时输出的误差进行了分析，提出了改进意见。

仿真结果表明用该方法所产生的波形精度高，并且输出波形的频率和幅值可变，是实现脉宽调制控制技术的种有效途径。

关键词波形程序逆变器目录摘要第章概述技术的发展概况技术的应用范畴脉冲调宽程序设计的意义控制的基本原理第章方案论证脉冲的生成方法完全由模拟电路生成由专用集成芯片生成软硬件结合系统生成设计方案选择总体方案软件算法硬件平台第章硬件设计单片机简介主要性能参数总体结构引脚功能说明定时器计数器简介硬件电路第章软件设计编程语言软件算法实现系统主程序定时中断算例说明第章调试结果及分析第章问题讨论第章总结参考文献致谢附录附录脉冲调宽程序代码附录中规则采样算法仿真源程序代码脉冲调宽程序设计第页共页第章概述技术是在电力电子领域有着广泛的应用，并对电力电子技术产生了十分深远影响的项技术。

技术在晶闸管时代就已经产生，但是为了使晶闸管通断要付出很大的代价，因而难以得到广泛应用。

以电力等为代表的全控型器件的不断完善给控制技术提供了强大的物质基础，推动了这项技术的迅猛发展，使脉宽调制技术被广泛的应用。

该项技术现已广泛应用于各种控制系统中。

本文提出了种利用系列单片机定时器，通过规则采样算法来实现波形的程序设计方法，该方法与传统硬件电路实现方法相比，具有更大的灵活性适用性和更低的成本。

调试和仿真结果表明它所产生的波形输出正弦波的频率和幅值都可改变，便于工程上实现实时控制。

技术的发展概况所谓控制技术，就是利用逆变器装置中半导体开关的开通和关断，把直流电压转化变成定规律的电压脉冲序列，以实现调频调压和消除谐波三个目的的技术。

控制技术经历了个不断创新和不断完善的发展过程，电力电子技术的发展，些全控型快速半导体器件，如等的出现，推动了控制技术的进步发展。

控制技术有许多种，如等脉宽法正弦波法法磁链追踪型法和电流跟踪型法以及新近发展起来的空间矢量法等。

年，德国的和在评论上提出将通信中的调制技术应用于交流传动逆变器的控制上来，产生了正弦脉宽调制变压变频的思想。

脉宽调制技术较以往的相控技术能有效地抑制高次谐波，适宜各类电动机，满足高性能交流调速的要求，目前成为逆变器的最主要控制方式。

该项技术现已广泛应用于各种控制系统中，数字化和智能化是技术的发展方向。

技术的应用范畴目前，控制技术已经广泛的运用到了交直直直交交直交四大类脉冲调宽程序设计第页共页变流电路中。

并已深入到科研国防生产生活的各个方面。

直流斩波电路实际上就是直流电路，这是控制技术应用较早也成熟较早的类电路，把直流斩波电路应用于直流电动机调速系统，就构成广泛应用的直流脉宽调速系统。

交流交流变流电路中的斩控式交流调压电路和矩阵式变频电路是控制技术在这类电路中应用的代表。

目前，其应用都还不多，但矩阵式变频电路因其容易实现集成化，可以望有良好的发展前景。

控制技术在逆变电路中的应用最具代表性。

可以说，正是由于控制技术在逆变电路中的广泛而成功的应用，才奠定了控制技术在电力电子技术中的突出地位。

除功率很大的逆变装置外，不用控制的逆变电路已十分少见。

控制技术用于整流电路即构成整流电路。

这种技术可以看成逆变电路中的技术向整流电路的延伸。

整流电路已经获得了些应用，并有良好的应用前景。

脉冲调宽程序设计的意义脉冲调宽技术的用途十分广泛，尤其是在逆变器变频器以及动态无功补偿系统中，不可或缺。

脉宽调制控制技术中的波形既可用硬件电路实现，也可通过程序实现。

对于采用硬件电路方法产生波形，如使用控制器或在系统中增加电路等，则成本高响应速度慢，而且控制器与系统之间存在兼容问题。

另外