PWM转电流电压信号变器原理、举例

原理：

脉宽调制(PWM)技术是电力电子变换器中的核心技术，是电力电子系统的控制器对功率单元最重要的输出。用流行的说法，电力电子系统在PWM信号发出之前的控制都是“比特世界”的控制，直到PWM信号发出，控制理论才与真实的系统实现了接口。或者说，PWM是控制系统中的执行环节，大部分控制对象的控制都是通过PWM实现的。理想的电能变换控制就是希望任意的信号波形都能够被直接放大为大功率波形，模拟电子技术里的线性放大器就能实现这个目的。但是在中大功率的应用中，连续的参考波形是无法直接转换为大功率(电压或者电流)波形的。PWM的核心原理就是通过伏秒平衡(或者叫作“等面积”准则)，实现脉冲对连续参考波形的等效。所谓“脉宽调制”指的就是调节脉冲宽度，实现对不同参考波形的等效。

然而，在电力电子这个仅有半个世纪历史的新兴学科中，PWM又是一门“古老”的分支。PWM技术起源于通信工程中的调制原理，随着20世纪中后期电力电子器件的应用，PWM技术在功率变换领域得到应用和发展。到以ICBT和 MOSFET为代表的全控型高速开关器件广泛应用的世纪之交，PWM已经是一门很成熟的理论了。以空间矢量合成和载波比

过去实现PWM的时候主要采用一个开环的过程:输入参考波形(参考矢量)给PWM模块，根据参考波形(参考矢量)直接发出对应的脉冲。这个过程中，PWM对于系统的附带影响是不被考虑的。但是PWM实现过程中会给系统带来明显的副作用:开关损耗会随着

PwM累积;PWM带来电流纹波和变;PWM给系统注入的高频激励会带来电磁干扰

(EM)的问题等。因为缺乏对这些影响的理解，开环控制下的PWM并没有实现对它们的最优化控制。

而在实现PWM的合成过程中，使用了很多“潜规则”，比如:脉冲是对称分布的各相脉冲中间是对齐的，开关频率/周期是固定的。在保证脉冲与参考波形伏秒平衡的情况下，这些潜规则的应用并不是必需的。应用这些潜规则是因为过去主要关注PWM的基本性能，即对参考波形的通近效果，而忽略了关注PWM带来的副作用的影响。随着对电能变换的品质要求越来越高，人们也越来越多地开始关注损耗、纹波和EMI，如何突破这些“潜规则”，利用脉冲的新自由度来优化系统性能成了一个重要的课题。

脉宽调制技术的基本原理:通过开关周期内脉冲电压平均值与参考电压的等效性来实现脉冲电压序列对连续参考电压的通近。实现这一通近的方法主要有两大类:空间量合成以及载波比较。空间矢量合成的方法建立了电压或电流在二维平面的空间矢量概念，通过变流器的标准矢量在一个开关周期内进行矢量相加得到参考矢量的方法来实现对参考矢量的通近;而载波比较的方法则是基于每相线参考值在一个开关周期内与脉冲电压/电流的平均值一致的原理实现通近。