PID功能詳解與PWM波的產(chǎn)生和PWM波形生成原理

-.z.PID功能詳解一、PID控制簡介PID(ProportionalIntegralDerivative)控制是最早開展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，尤其適用于可建立準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型確實(shí)定性控制系統(tǒng)。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)，它實(shí)際上是一種算法。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其構(gòu)造簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的構(gòu)造和參數(shù)不能完全掌握，或得不到準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的構(gòu)造和參數(shù)必須依靠經(jīng)歷和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)展控制的。從信號變換的角度而言，超前校正、滯后校正、滯后－超前校正可以總結(jié)為比例、積分、微分三種運(yùn)算及其組合。PID調(diào)節(jié)器的適用范圍：PID調(diào)節(jié)控制是一個傳統(tǒng)控制方法，它適用于溫度、壓力、流量、液位等幾乎所有現(xiàn)場，不同的現(xiàn)場，僅僅是PID參數(shù)應(yīng)設(shè)置不同，只要參數(shù)設(shè)置得當(dāng)均可以到達(dá)很好的效果。均可以到達(dá)0.1%，甚至更高的控制要求。PID控制的缺乏1.在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、時變不確定，難以建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，常規(guī)的PID控制器不能到達(dá)理想的控制效果；

2.在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場中，由于受到參數(shù)整定方法煩雜的困擾，常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良、效果欠佳，對運(yùn)行工況的適應(yīng)能力很差。二、PID控制器各校正環(huán)節(jié)任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要任務(wù)是要穩(wěn)〔穩(wěn)定〕、快〔快速〕、準(zhǔn)〔準(zhǔn)確〕的響應(yīng)命令。PID調(diào)整的主要工作就是如何實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)。增大比例系數(shù)P將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個理想的數(shù)值，不良的結(jié)果是雖較能有效的抑制擾動的影響，但有余差出現(xiàn)，過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。積分能在比例的根底上消除余差，它能對穩(wěn)定后有累積誤差的系統(tǒng)進(jìn)展誤差修整，減小穩(wěn)態(tài)誤差。微分具有超前作用，對于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項(xiàng)設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)，有著顯著效果，它可以使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，動態(tài)誤差減小。綜上所述，P—比例控制系統(tǒng)的響應(yīng)快速性，快速作用于輸出，好比"現(xiàn)在"〔現(xiàn)在就起作用，快〕，I—積分控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，消除過去的累積誤差，好比"過去"〔去除過去積怨，回到準(zhǔn)確軌道〕，D—微分控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有超前控制作用，好比"未來"〔放眼未來，未雨綢繆，穩(wěn)定才能開展〕。當(dāng)然這個結(jié)論也不可一概而論，只是想讓初學(xué)者更加快速的理解PID的作用。在調(diào)整的時候，你所要做的任務(wù)就是在系統(tǒng)構(gòu)造允許的情況下，在這三個參數(shù)之間權(quán)衡調(diào)整，到達(dá)最正確控制效果，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)快準(zhǔn)的控制特點(diǎn)。比例控制可快速、及時、按比例調(diào)節(jié)偏差，提高控制靈敏度，但有靜差，控制精度低。積分控制能消除偏差，提高控制精度、改善穩(wěn)態(tài)性能，但易引起震蕩，造成超調(diào)。微分控制是一種超前控制，能調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度、減小超調(diào)量、提高穩(wěn)定性，但其時間常數(shù)過大會引入干擾、系統(tǒng)沖擊大，過小則調(diào)節(jié)周期長、效果不顯著。比例、積分、微分控制相互配合，合理選擇PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)，即比例系數(shù)KP、積分時間常數(shù)τi和微分時間常數(shù)τD，可迅速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)的消除偏差，到達(dá)良好的控制效果。1.比例環(huán)節(jié)成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差〔Steady-stateerror〕。P參數(shù)越小比例作用越強(qiáng)，動態(tài)響應(yīng)越快，消除誤差的能力越強(qiáng)。但實(shí)際系統(tǒng)是有慣性的，控制輸出變化后，實(shí)際y(t)值變化還需等待一段時間才會緩慢變化。由于實(shí)際系統(tǒng)是有慣性的，比例作用不宜太強(qiáng)，比例作用太強(qiáng)會引起系統(tǒng)振蕩不穩(wěn)定。P參數(shù)的大小應(yīng)在以上定量計算的根底上根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)情況，現(xiàn)場調(diào)試決定，通常將P參數(shù)由大向小調(diào)，以能到達(dá)最快響應(yīng)又無超調(diào)(或無大的超調(diào))為最正確參數(shù)。優(yōu)點(diǎn):調(diào)整系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，減低系統(tǒng)的惰性，加快響應(yīng)速度。缺點(diǎn):僅用P控制器,過大的開環(huán)比例系數(shù)不僅會使系統(tǒng)的超調(diào)量增大，而且會使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度變小，甚至不穩(wěn)定。

2.積分環(huán)節(jié)控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時間常數(shù)T,T越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。為什么要引進(jìn)積分作用？比例作用的輸出與誤差的大小成正比，誤差越大，輸出越大，誤差越小，輸出越小，誤差為零，輸出為零。由于沒有誤差時輸出為零，因此比例調(diào)節(jié)不可能完全消除誤差，不可能使被控的PV值到達(dá)給定值。必須存在一個穩(wěn)定的誤差，以維持一個穩(wěn)定的輸出，才能使系統(tǒng)的PV值保持穩(wěn)定。這就是通常所說的比例作用是有差調(diào)節(jié)，是有靜差的，加強(qiáng)比例作用只能減少靜差，不能消除靜差(靜差：即靜態(tài)誤差，也稱穩(wěn)態(tài)誤差)。為了消除靜差必須引入積分作用，積分作用可以消除靜差，以使被控的y(t)值最后與給定值一致。引進(jìn)積分作用的目的也就是為了消除靜差，使y(t)值到達(dá)給定值，并保持一致。積分作用消除靜差的原理是，只要有誤差存在，就對誤差進(jìn)展積分，使輸出繼續(xù)增大或減小，一直到誤差為零，積分停頓，輸出不再變化，系統(tǒng)的PV值保持穩(wěn)定，y(t)值等于u(t)值，到達(dá)無差調(diào)節(jié)的效果。但由于實(shí)際系統(tǒng)是有慣性的，輸出變化后，y(t)值不會馬上變化，須等待一段時間才緩慢變化，因此積分的快慢必須與實(shí)際系統(tǒng)的慣性相匹配，慣性大、積分作用就應(yīng)該弱，積分時間I就應(yīng)該大些，反之而然。如果積分作用太強(qiáng)，積分輸出變化過快，就會引起積分過頭的現(xiàn)象，產(chǎn)生積分超調(diào)和振蕩。通常I參數(shù)也是由大往小調(diào)，即積分作用由小往大調(diào)，觀察系統(tǒng)響應(yīng)以能到達(dá)快速消除誤差，到達(dá)給定值，又不引起振蕩為準(zhǔn)。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)〔SystemwithSteady-stateError〕。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入"積分項(xiàng)〞。積分項(xiàng)對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項(xiàng)會增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。PI控制器不但保持了積分控制器消除穩(wěn)態(tài)誤差的"記憶功能〞，而且抑制了單獨(dú)使用積分控制消除誤差時反響不靈敏的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：消除穩(wěn)態(tài)誤差。

缺點(diǎn)：積分控制器的參加會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度減小。

3.微分環(huán)節(jié)反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分〔即誤差的變化率〕成正比關(guān)系。為什么要引進(jìn)微分作用？前面已經(jīng)分析過，不管比例調(diào)節(jié)作用，還是積分調(diào)節(jié)作用都是建立在產(chǎn)生誤差后才進(jìn)展調(diào)節(jié)以消除誤差，都是事后調(diào)節(jié)，因此這種調(diào)節(jié)對穩(wěn)態(tài)來說是無差的，對動態(tài)來說肯定是有差的，因?yàn)閷τ谪?fù)載變化或給定值變化所產(chǎn)生的擾動，必須等待產(chǎn)生誤差以后，然后再來慢慢調(diào)節(jié)予以消除。但一般的控制系統(tǒng)，不僅對穩(wěn)定控制有要求，而且對動態(tài)指標(biāo)也有要求，通常都要求負(fù)載變化或給定調(diào)整等引起擾動后，恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)的速度要快，因此光有比例和積分調(diào)節(jié)作用還不能完全滿足要求，必須引入微分作用。比例作用和積分作用是事后調(diào)節(jié)(即發(fā)生誤差后才進(jìn)展調(diào)節(jié))，而微分作用則是事前預(yù)防控制，即一發(fā)現(xiàn)y(t)有變大或變小的趨勢，馬上就輸出一個阻止其變化的控制信號，以防止出現(xiàn)過沖或超調(diào)等。

D越大，微分作用越強(qiáng)，D越小，微分作用越弱。系統(tǒng)調(diào)試時通常把D從小往大調(diào)，具體參數(shù)由試驗(yàn)決定。如：由于給定值調(diào)整或負(fù)載擾動引起y(t)變化，比例作用和微分作用一定等到y(tǒng)(t)值變化后才進(jìn)展調(diào)節(jié)，并且誤差小時，產(chǎn)生的比例和積分調(diào)節(jié)作用也小，糾正誤差的能力也小，誤差大時，產(chǎn)生的比例和積分作用才增大。因?yàn)槭鞘潞笳{(diào)節(jié)動態(tài)指標(biāo)不會很理想。而微分作用可以在產(chǎn)生誤差之前一發(fā)現(xiàn)有產(chǎn)生誤差的趨勢就開場調(diào)節(jié)，是提前控制，所以及時性更好，可以最大限度地減少動態(tài)誤差，使整體效果更好。但微分作用只能作為比例和積分控制的一種補(bǔ)充，不能起主導(dǎo)作用，微分作用不能太強(qiáng)，太強(qiáng)也會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生振蕩，微分作用只能在P和I調(diào)好后再由小往大調(diào)，一點(diǎn)一點(diǎn)試著加上去。自動控制系統(tǒng)在抑制誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件〔環(huán)節(jié)〕或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的方法是使抑制誤差的作用的變化"超前〞，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入"比例〞項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是"微分項(xiàng)〞，它能預(yù)測誤差變化的趨勢。這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而防止了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。PD控制只在動態(tài)過程中才起作用，對恒定穩(wěn)態(tài)情況起阻斷作用。因此，微分控制在任何情況下都不能單獨(dú)使用。優(yōu)點(diǎn)：使系統(tǒng)的響應(yīng)速度變快，超調(diào)減小，振蕩減輕，對動態(tài)過程有"預(yù)測〞作用。在低頻段，主要是PI控制規(guī)律起作用，提高系統(tǒng)型別，消除或減少穩(wěn)態(tài)誤差；在中高頻段主要是PD規(guī)律起作用，增大截止頻率和相角裕度，提高響應(yīng)速度。因此，控制器可以全面地提高系統(tǒng)的控制性能。三、PID控制器的參數(shù)整定PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：1.理論計算整定法它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)展調(diào)整和修改。2.工程整定方法它主要依賴工程經(jīng)歷，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)展，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反響曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)歷公式對控制器參數(shù)進(jìn)展整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)展最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)展PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；

(2)僅參加比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；

(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。PID調(diào)試一般原則a.在輸出不振蕩時，增大比例增益P。

b.在輸出不振蕩時，減小積分時間常數(shù)Ti。

c.在輸出不振蕩時，增大微分時間常數(shù)Td。PID調(diào)試一般步驟a.確定比例增益P確定比例增益P時，首先去掉PID的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是令Ti=0、Td=0〔具體見PID的參數(shù)設(shè)定說明〕，使PID為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的最大值的60%~70%，由0逐漸加大比例增益P，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過來，從此時的比例增益P逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時的比例增益P，設(shè)定PID的比例增益P為當(dāng)前值的60%~70%。比例增益P調(diào)試完成。b.確定積分時間常數(shù)Ti比例增益P確定后，設(shè)定一個較大的積分時間常數(shù)Ti的初值，然后逐漸減小Ti，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過來，逐漸加大Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時的Ti，設(shè)定PID的積分時間常數(shù)Ti為當(dāng)前值的150%~180%。積分時間常數(shù)Ti調(diào)試完成。c.確定積分時間常數(shù)Td積分時間常數(shù)Td一般不用設(shè)定，為0即可。假設(shè)要設(shè)定，與確定P和Ti的方法一樣，取不振蕩時的30%。d.系統(tǒng)空載、帶載聯(lián)調(diào)，再對PID參數(shù)進(jìn)展微調(diào)，直至滿足要求。變速積分的根本思想是，設(shè)法改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差大小相對應(yīng)：偏差越大，積分越慢；反之則越快，有利于提高系統(tǒng)品質(zhì)。PWM波的產(chǎn)生PWM控制方式廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中，但對脈沖寬度的調(diào)節(jié)一般采用硬件來實(shí)現(xiàn)。如使用PWM控制器或在系統(tǒng)中增加PWM電路[1]等，則本錢高、響應(yīng)速度慢，而且PWM控制器與系統(tǒng)之間存在兼容問題。另外，控制系統(tǒng)中的信號采樣通常是由A/D轉(zhuǎn)換器來完成，因此檢測精度要求較高時，調(diào)理電路復(fù)雜，而且因A/D的位數(shù)高，從而使設(shè)計的系統(tǒng)本錢居高不下。本文以應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)為例，介紹利用Motorola公司生產(chǎn)的新型單片機(jī)MSP430F413內(nèi)的定時器Time_A設(shè)計可以用時間量進(jìn)展溫度采樣以及實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)節(jié)的方法。為了可在使用少量外圍電路的情況下實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的高精度測量和控制，一方面用時間量采樣，在省去1片A/D的情況下得到12位的高精度；另一方面在定時中斷內(nèi)完全用軟件實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)節(jié)，以易于進(jìn)展數(shù)據(jù)的通信和顯示。該系統(tǒng)在中斷內(nèi)可以解決波形產(chǎn)生的實(shí)時在線計算和計算精度問題，可準(zhǔn)確、實(shí)時地計算設(shè)定頻率下的脈沖寬度。1單片機(jī)MSP430F413及定時器MSP430系列的單片機(jī)F413在超低功耗和功能集成上都有一定的特色，可大大減小外圍電路的復(fù)雜性，它的實(shí)時處理能力及各種外圍模塊使其可應(yīng)用在多個低功耗領(lǐng)域[2]。MSP430F413中通用16位定時器Timer_A有如下主要功能模塊。(1)一個可連續(xù)遞增計數(shù)至預(yù)定值并返回0的計數(shù)器。(2)軟件可選擇時鐘源。(3)5個捕獲/比較存放器，每個有獨(dú)立的捕獲事件。(4)5個輸出模塊，支持脈寬調(diào)制的需要。定時器控制存放器TACTL的各位可控制Timer_A的配置，并定義16位定時器的根本操作，可選擇原始頻率或分頻后的輸入時鐘源及4種工作模式。另外還有去除功能和溢出中斷控制位。5個捕獲/比較存放器CCR*的操作一樣，它們通過各自的控制存放器CCTL*進(jìn)展配置。2時間量采樣及PWM控制的實(shí)現(xiàn)原理以應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)為例，介紹用定時器實(shí)現(xiàn)信號采樣和PWM控制的方法。該溫度控制系統(tǒng)包括單片機(jī)、溫度測量電路、負(fù)載驅(qū)動電路及電源控制、低電壓檢測和顯示電路等其他外圍局部。單片機(jī)MSP430F413中用于測量和控制溫度的主要I/O口有：P1.0：輸出50Hz方波，用于產(chǎn)生三角波。P1.2：驅(qū)動溫度控制執(zhí)行元件，2kHz方波PWM輸出。P2.0：脈寬捕捉。2.1單片機(jī)端口的中斷設(shè)置溫度控制系統(tǒng)的50Hz方波輸出、PWM輸出和輸入捕捉都是由定時中斷來實(shí)現(xiàn)。這3個中斷分別由P0、P1和P2口的外圍模塊引起，屬于外部可屏蔽中斷。初始化時，對這3個I/O口進(jìn)展中斷設(shè)置，并對Time_A控制存放器TACTL設(shè)置，包括輸入信號2分頻、選用輔助時鐘ACLK等。當(dāng)定義完捕獲/比較存放器后，重新賦值TACTL，啟動定時器，開場連續(xù)遞增計數(shù)。2.2脈寬捕捉實(shí)現(xiàn)溫度值的采樣溫度測量電路將溫度值轉(zhuǎn)換為電壓值，同時單片機(jī)產(chǎn)生的50Hz方波經(jīng)電容充放電電路變換得到同頻率的三角波，其電壓值切割三角波，從而將溫度值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)寬度的脈沖送入單片機(jī)。波形變化如圖1所示。通過設(shè)置CCTL*中的模式位，可將對應(yīng)的捕獲/比較存放器CCR*設(shè)定為捕獲模式，用于時間事件的準(zhǔn)確定位。如果在選定的輸入引腳上發(fā)生選定脈沖的觸發(fā)沿，則定時器計數(shù)的值將被復(fù)制到CCR*中。根據(jù)這一原理，選定P2.0為輸入引腳，設(shè)置CCTL2為捕獲模式，所測溫度值由模擬量經(jīng)測量電路轉(zhuǎn)換為脈沖后，P2.0捕捉脈沖下降沿，進(jìn)入中斷T2，得到與溫度值一致的單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)，存入CCR2作進(jìn)一步處理。這樣，系統(tǒng)就在不使用A/D轉(zhuǎn)換器的情況下完成了模數(shù)轉(zhuǎn)換。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的時鐘準(zhǔn)確度高，而且時間量是一個相對精度極高的量，但本系統(tǒng)中用時間量進(jìn)展溫度采樣可獲得12位的高精度，同時采用50Hz脈沖，可以大大消除工頻干擾。這些都為進(jìn)展準(zhǔn)確的溫度控制提供了必要的條件。2.3PWM信號生成原理將捕獲/比較存放器CCR0和CCR1定義為比較模式，它們的輸出單元OUT0和OUT1分別對應(yīng)單片機(jī)引腳P1.0〔TA0〕和P1.2〔TA1〕。進(jìn)入比較模式后，如果定時器CCR*的計數(shù)值等于比較存放器*中的值，則比較信號EQU*輸出到輸出單元OUT*中，同時根據(jù)選定的模式對信號置位、復(fù)位或翻轉(zhuǎn)。其中：設(shè)置EQU0將OUT0信號翻轉(zhuǎn)，信號時鐘與定時器時鐘同步，這樣就可以在P1.0引腳上得到50Hz的方波信號；設(shè)置EQU1輸出模式為PWM復(fù)位/置位。設(shè)定模式下定時中斷的輸出如圖2所示。根據(jù)設(shè)定的PWM復(fù)位/置位模式，假設(shè)CCR1計數(shù)器溢出，則EQU1將OUT1復(fù)位；假設(shè)CCR0計數(shù)器溢出，則EQU0將OUT1置位。利用CCR0和CCR1計數(shù)起始點(diǎn)的差值，實(shí)現(xiàn)占空比的變化，從而在P1.2上完成PWM輸出。系統(tǒng)對占空比的調(diào)節(jié)是通過改變CCR1的基數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。定時器時鐘為2MHz、CCR1和CCR0的計數(shù)值為1000時，可獲得2kHz的PWM輸出頻率。負(fù)載驅(qū)動電路將單片機(jī)P1.2引腳輸出的PWM信號放大濾波，用于驅(qū)動大功率的執(zhí)行元件。3軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)主程序在主程序中包括系統(tǒng)初始化、定時器的初始化、溫度采樣值的讀入、負(fù)載驅(qū)動和顯示等。系統(tǒng)進(jìn)展溫度值采樣和PWM輸出均在定時中斷內(nèi)完成，PWM輸出脈沖的占空比則由PID算法得到。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。3.2PID脈寬調(diào)節(jié)系統(tǒng)對脈寬的調(diào)制由PID算法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)算法原理，本系統(tǒng)設(shè)計了一套完全由軟件實(shí)現(xiàn)的PID算法，并且在控制過程中完成參數(shù)的自整定。PID調(diào)節(jié)的控制過程：單片機(jī)讀出數(shù)字形式的實(shí)際溫度Tn，然后和設(shè)定溫度Tg相比較，得出差值en=Tn-Tg，根據(jù)en的正負(fù)和大小，調(diào)用PID公式，計算得到與輸出電壓Δun一致的占空比，調(diào)節(jié)溫度的升降，同時尋找最優(yōu)條件，改變PID參數(shù)。增量式PID控制算法的輸出量[3]：PID調(diào)節(jié)程序直接寫入單片機(jī)內(nèi)，根據(jù)得到的值改變計數(shù)器CCR1的基數(shù)值，從而改變輸出脈沖的占空比，到達(dá)調(diào)節(jié)PWM的目的。3.3定時中斷定時中斷子程序流程如圖4所示。系統(tǒng)采用的晶振頻率為2MHz，T0中斷的作用是得到頻率為50Hz、占空比為90%的方波，用以產(chǎn)生三角波，并檢查1個周期內(nèi)是否有漏采的數(shù)據(jù)。T0模溢出翻轉(zhuǎn)為高電平，輸出比較間隔為18ms。其中，CCR0加了PWM的模，該值即為CCR0和CCR1的差值，用以產(chǎn)生輸出所需的脈沖寬度。T1中斷內(nèi)處理的是控制端口的PWM輸出，并檢查1個周期內(nèi)是否重復(fù)采集數(shù)據(jù)，T1輸出比較產(chǎn)生低電平，輸出比較間隔為20ms。T2中斷捕捉溫度測量端口的脈寬，得到所測的溫度值。4完畢語利用單片機(jī)MSP430F413內(nèi)的定時器Time_A進(jìn)展溫度采樣以及實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)節(jié)的方法，可以廣泛用于具有端口捕捉功能的單片機(jī)中。與傳統(tǒng)方法比較，它不僅可以簡化測量和控制電路的硬件構(gòu)造，而且可以方便地建立人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)用軟件調(diào)整參數(shù)，使控制更準(zhǔn)確、實(shí)時、可靠。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，該方法應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)中獲得了預(yù)期的準(zhǔn)確PWM調(diào)節(jié)波形。該方法同樣可以用于其他單片機(jī)控制系統(tǒng)中。PWM技術(shù)編輯PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)展數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)展編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時候即是直流供電被加到負(fù)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(jìn)展編碼。簡介脈寬調(diào)制〔PWM:(PulseWidthModulation〕是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)展控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。優(yōu)點(diǎn)PWM的一個優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，在進(jìn)展數(shù)模轉(zhuǎn)換?？蓪⒃肼曈绊懡档阶畹汀部梢栽捀娔X一樣}。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。對噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在*些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號復(fù)原為模擬形式。PWM控制技術(shù)一直是變頻技術(shù)的核心技術(shù)之一。1964年A.Schonung和H.stemmler首先提出把這項(xiàng)通訊技術(shù)應(yīng)用到交流傳動中，從此為交流傳動的推廣應(yīng)用開辟了新的局面。從最初采用模擬電路完成三角調(diào)制波和參考正弦波比較，產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制SPWM信號以控制功率器件的開關(guān)開場，到目前采用全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化的實(shí)時在線的PWM信號輸出，可以說直到目前為止，PWM在各種應(yīng)用場合仍在主導(dǎo)地位，并一直是人們研究的熱點(diǎn)。由于PWM可以同時實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)。由此在交流傳動及至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。PWM控制技術(shù)大致可以分為三類，正弦PWM〔包括電壓，電流或磁通的正弦為目標(biāo)的各種PWM方案，多重PWM也應(yīng)歸于此類〕，優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。正弦PWM已為人們所熟知，而旨在改善輸出電壓、電流波形，降低電源系統(tǒng)諧波的多重PWM技術(shù)在大功率變頻器中有其獨(dú)特的優(yōu)勢〔如ABBACS1000系列和美國ROBICON公司的完美無諧波系列等〕；而優(yōu)化PWM所追求的則是實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變率〔THD〕最小，電壓利用率最高，效率最優(yōu)，及轉(zhuǎn)矩脈動最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。在70年代開場至80年代初，由于當(dāng)時大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般最高不超過5kHz，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波引起的振動引起人們的關(guān)注。為求得改善，隨機(jī)PWM方法應(yīng)運(yùn)而生。其原理是隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限帶白噪音〔在線性頻率坐標(biāo)系中，各頻率能量分布是均勻的〕，盡管噪音的總分貝數(shù)未變，但以固定開關(guān)頻率為特征的有色噪音強(qiáng)度大大削弱。正因?yàn)槿绱?，即使在IGBT已被廣泛應(yīng)用的今天，對于載波頻率必須限制在較低頻率的場合，隨機(jī)PWM仍然有其特殊的價值〔DTC控制即為一例〕；別一方面則告訴人們消除機(jī)械和電磁噪音的最正確方法不是盲目地提高工作頻率，因?yàn)殡S機(jī)PWM技術(shù)提供了一個分析、解決問題的全新思路。---------------------幾種PWM控制方法采樣控制理論中有一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果根本一樣.PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論根底，對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)展控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)展調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率.PWM控制的根本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件開展水平的制約，在上世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn).直到進(jìn)入上世紀(jì)80年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速開展，PWM控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用.隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的開展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論,非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，PWM控制技術(shù)獲得了空前的開展.到目前為止，已出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù)，根據(jù)PWM控制技術(shù)的特點(diǎn)，到目前為止主要有以下8類方法.1相電壓控制PWM等脈寬PWM法VVVF(VariableVoltageVariableFrequency〕裝置在早期是采用PAM(PulseAmplitudeModulation〕控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，其逆變器局部只能輸出頻率可調(diào)的方波電壓而不能調(diào)壓.等脈寬PWM法正是為了抑制PAM法的這個缺點(diǎn)開展而來的，是PWM法中最為簡單的一種.它是把每一脈沖的寬度均相等的脈沖列作為PWM波，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化.相對于PAM法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡化了電路構(gòu)造，提高了輸入端的功率因數(shù)，但同時也存在輸出電壓中除基波外，還包含較大的諧波分量.隨機(jī)PWM在上世紀(jì)70年代開場至上世紀(jì)80年代初，由于當(dāng)時大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般不超過5kHz,電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波造成的振動引起了人們的關(guān)注.為求得改善，隨機(jī)PWM方法應(yīng)運(yùn)而生.其原理是隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限帶白噪聲〔在線性頻率坐標(biāo)系中，各頻率能量分布是均勻的〕，盡管噪音的總分貝數(shù)未變，但以固定開關(guān)頻率為特征的有色噪音強(qiáng)度大大削弱.正因?yàn)槿绱耍词乖贗GBT已被廣泛應(yīng)用的今天，對于載波頻率必須限制在較低頻率的場合，隨機(jī)PWM仍然有其特殊的價值；另一方面則說明了消除機(jī)械和電磁噪音的最正確方法不是盲目地提高工作頻率，隨機(jī)PWM技術(shù)正是提供了一個分析，解決這種問題的全新思路.SPWM法SPWM(SinusoidalPWM〕法是一種比較成熟的，目前使用較廣泛的PWM法.前面提到的采樣控制理論中的一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果根本一樣.SPWM法就是以該結(jié)論為理論根底，用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值.該方法的實(shí)現(xiàn)有以下幾種方案.等面積法該方案實(shí)際上就是SPWM法原理的直接闡釋，用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波，然后計算各脈沖的寬度和間隔，并把這些數(shù)據(jù)存于微機(jī)中，通過查表的方式生成PWM信號控制開關(guān)器件的通斷，以到達(dá)預(yù)期的目的.由于此方法是以SPWM控制的根本原理為出發(fā)點(diǎn)，可以準(zhǔn)確地計算出各開關(guān)器件的通斷時刻，其所得的的波形很接近正弦波，但其存在計算繁瑣，數(shù)據(jù)占用內(nèi)存大，不能實(shí)時控制的缺點(diǎn).硬件調(diào)制法硬件調(diào)制法是為解決等面積法計算繁瑣的缺點(diǎn)而提出的，其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號，把承受調(diào)制的信號作為載波，通過對載波的調(diào)制得到所期望的PWM波形.通常采用等腰三角波作為載波，當(dāng)調(diào)制信號波為正弦波時，所得到的就是SPWM波形.其實(shí)現(xiàn)方法簡單，可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比較器來確定它們的交點(diǎn),在交點(diǎn)時刻對開關(guān)器件的通斷進(jìn)展控制，就可以生成SPWM波.但是，這種模擬電路構(gòu)造復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的控制.軟件生成法由于微機(jī)技術(shù)的開展使得用軟件生成SPWM波形變得比較容易，因此，軟件生成法也就應(yīng)運(yùn)而生.軟件生成法其實(shí)就是用軟件來實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法，其有兩種根本算法，即自然采樣法和規(guī)則采樣法.自然采樣法以正弦波為調(diào)制波，等腰三角波為載波進(jìn)展比較，在兩個波形的自然交點(diǎn)時刻控制開關(guān)器件的通斷，這就是自然采樣法.其優(yōu)點(diǎn)是所得SPWM波形最接近正弦波，但由于三角波與正弦波交點(diǎn)有任意性，脈沖中心在一個周期內(nèi)不等距，從而脈寬表達(dá)式是一個超越方程，計算繁瑣，難以實(shí)時控制.規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法是一種應(yīng)用較廣的工程實(shí)用方法，一般采用三角波作為載波.其原理就是用三角波對正弦波進(jìn)展采樣得到階梯波，再以階梯波與三角波的交點(diǎn)時刻控制開關(guān)器件的通斷，從而實(shí)現(xiàn)SPWM法.當(dāng)三角波只在其頂點(diǎn)〔或底點(diǎn)〕位置對正弦波進(jìn)展采樣時，由階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的脈寬，在一個載波周期〔即采樣周期〕內(nèi)的位置是對稱的，這種方法稱為對稱規(guī)則采樣.當(dāng)三角波既在其頂點(diǎn)又在底點(diǎn)時刻對正弦波進(jìn)展采樣時，由階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的脈寬，在一個載波周期〔此時為采樣周期的兩倍〕內(nèi)的位置一般并不對稱，這種方法稱為非對稱規(guī)則采樣.規(guī)則采樣法是對自然采樣法的改進(jìn)，其主要優(yōu)點(diǎn)就是是計算簡單，便于在線實(shí)時運(yùn)算，其中非對稱規(guī)則采樣法因階數(shù)多而更接近正弦.其缺點(diǎn)是直流電壓利用率較低，線性控制范圍較小.以上兩種方法均只適用于同步調(diào)制方式中.低次諧波消去法低次諧波消去法是以消去PWM波形中*些主要的低次諧波為目的的方法.其原理是對輸出電壓波形按傅氏級數(shù)展開，表示為u〔ωt)=ansinnωt，首先確定基波分量a1的值，再令兩個不同的an=0,就可以建立三個方程，聯(lián)立求解得a1,a2及a3，這樣就可以消去兩個頻率的諧波.該方法雖然可以很好地消除所指定的低次諧波，但是，剩余未消去的較低次諧波的幅值可能會相當(dāng)大，而且同樣存在計算復(fù)雜的缺點(diǎn).該方法同樣只適用于同步調(diào)制方式中.梯形波與三角波比較法前面所介紹的各種方法主要是以輸出波形盡量接近正弦波為目的，從而無視了直流電壓的利用率，如SPWM法，其直流電壓利用率僅為86.6%.因此，為了提高直流電壓利用率，提出了一種新的方法--梯形波與三角波比較法.該方法是采用梯形波作為調(diào)制信號，三角波為載波，且使兩波幅值相等，以兩波的交點(diǎn)時刻控制開關(guān)器件的通斷實(shí)現(xiàn)PWM控制.由于當(dāng)梯形波幅值和三角波幅值相等時，其所含的基波分量幅值已超過了三角波幅值，從而可以有效地提高直流電壓利用率.但由于梯形波本身含有低次諧波，所以輸出波形中含有5次，7次等低次諧波.線電壓控制PWM前面所介紹的各種PWM控制方法用于三相逆變電路時，都是對三相輸出相電壓分別進(jìn)展控制的，使其輸出接近正弦波，但是，對于像三相異步電動機(jī)這樣的三相無中線對稱負(fù)載，逆變器輸出不必追求相電壓接近正弦，而可著眼于使線電壓趨于正弦.因此，提出了線電壓控制PWM，主要有以下兩種方法.馬鞍形波與三角波比較法馬鞍形波與三角波比較法也就是諧波注入PWM方式〔HIPWM〕，其原理是在正弦波中參加一定比例的三次諧波，調(diào)制信號便呈現(xiàn)出馬鞍形，而且幅值明顯降低，于是在調(diào)制信號的幅值不超過載波幅值的情況下，可以使基波幅值超過三角波幅值，提高了直流電壓利用率.在三相無中線系統(tǒng)中，由于三次諧波電流無通路,所以三個線電壓和線電流中均不含三次諧波[4].除了可以注入三次諧波以外，還可以注入其他3倍頻于正弦波信號的其他波形，這些信號都不會影響線電壓.這是因?yàn)?，?jīng)過PWM調(diào)制后逆變電路輸出的相電壓也必然包含相應(yīng)的3倍頻于正弦波信號的諧波，但在合成線電壓時，各相電壓中的這些諧波將互相抵消，從而使線電壓仍為正弦波.單元脈寬調(diào)制法因?yàn)?，三相對稱線電壓有Uuv+Uvw+Uwu=0的關(guān)系，所以，*一線電壓任何時刻都等于另外兩個線電壓負(fù)值之和.現(xiàn)在把一個周期等分為6個區(qū)間，每區(qū)間60°，對于*一線電壓例如Uuv，半個周期兩邊60°區(qū)間用Uuv本身表示，中間60°區(qū)間用-(Uvw+Uwu〕表示，當(dāng)將Uvw和Uwu作同樣處理時，就可以得到三相線電壓波形只有半周內(nèi)兩邊60°區(qū)間的兩種波形形狀，并且有正有負(fù).把這樣的電壓波形作為脈寬調(diào)制的參考信號，載波仍用三角波，并把各區(qū)間的曲線用直線近似〔實(shí)踐說明，這樣做引起的誤差不大，完全可行〕，就可以得到線電壓的脈沖波形，該波形是完全對稱，且規(guī)律性很強(qiáng)，負(fù)半周是正半周相應(yīng)脈沖列的反相，因此，只要半個周期兩邊60°區(qū)間的脈沖列一經(jīng)確定，線電壓的調(diào)制脈沖波形就唯一地確定了.這個脈沖并不是開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖信號，但由于三相線電壓的脈沖工作模式，就可以確定開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖信號了.該方法不僅能抑制較多的低次諧波，還可減小開關(guān)損耗和加寬線性控制區(qū)，同時還能帶來用微機(jī)控制的方便,但該方法只適用于異步電動機(jī)，應(yīng)用范圍較小.電流控制PWM電流控制PWM的根本思想是把希望輸出的電流波形作為指令信號，把實(shí)際的電流波形作為反響信號，通過兩者瞬時值的比較來決定各開關(guān)器件的通斷，使實(shí)際輸出隨指令信號的改變而改變P4SEL=0*0E;P4DIR=0*FF;P4OUT=0*FF;TBCCTL1=OUTMOD_7;//CCR1reset/setTBCCTL2=OUTMOD_7;//CCR2reset/setTBCCTL3=OUTMOD_7;//CCR3reset/setTBCCR0=5000;TBCCR1=pwm1d1;TBCCR2=pwm2d1;TBCCR3=pwm3d1;TBCTL=TBSSEL_2+TBCLR+MC_1;//MCLK,UP改變TBCCR1,TBCCR2,TBCCR3便改變占空比。TA的你自已改吧。單片機(jī)要選TA可以輸出7路PWM的。

PWM波形生成原理脈寬調(diào)制(Pulse-WidthModulation，PWM)技術(shù)在電力電子領(lǐng)域的應(yīng)用極其廣泛。PWM模式是決定逆變器輸出電壓特性的根本。性能優(yōu)越的PWM模式可以使逆變器具有良好的輸出特性。由傅里葉分析可知，不對稱波形會帶來大量低次諧波、偶次諧波以及余弦項(xiàng)。因此PWM脈沖波形的對稱性對輸出特性有很大影響。

PWM的實(shí)現(xiàn)方法一般有兩種：比較法和計算法。隨著數(shù)字技術(shù)的迅速開展和計算機(jī)功能的提高，計算法以其方便靈活的特點(diǎn)成為PWM實(shí)現(xiàn)方法的主流。采用計算法實(shí)現(xiàn)PWM時，按照每個載波周期內(nèi)調(diào)制波的取法，可以分為規(guī)則采樣PWM和自然采樣PWM。其中，采用規(guī)則采樣法，計算簡單，占用系統(tǒng)軟件資源較少，因而應(yīng)用比較廣泛；但是由規(guī)則采樣法計算出的PWM波形，在系統(tǒng)載波頻率較低時，輸出精度差，并且在計算時需要通過查表確定計算結(jié)果，所以并不能保證其波形的對稱性，諧波含量也會因?yàn)椴ㄐ蔚牟粚ΨQ而增加。

對于調(diào)制類PWM，有三種方式：同步調(diào)制，異步調(diào)制，分段同步調(diào)制三種方式。同步調(diào)制雖然可以在調(diào)制波頻率變化的所有范圍內(nèi)，載波與調(diào)制波的相位一樣，PWM波形一直保持對稱，輸出諧波的低次諧波可以得到消除。但是在載波頻率變化范圍大時，電力電子器件的開關(guān)頻率變化范圍大，在低頻時，將給系統(tǒng)引入大量較低頻率的諧波。異步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)在于載波頻率在調(diào)速過程中載波不變，高次諧波對系統(tǒng)的影響根本固定，可以彌補(bǔ)同步調(diào)制的缺點(diǎn)。但是異步調(diào)制無法在大局部頻率點(diǎn)上都保證調(diào)制波與載波相位相對的固定，出現(xiàn)不對稱波形，會給系統(tǒng)引入大量的低次諧波、偶次諧波和余弦項(xiàng)。分段同步調(diào)制可以綜合以上兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，但在波比切換時可能出現(xiàn)電壓突變，甚至震蕩?；谝陨侠碚摚疚奶岢鲆环N新的PWM算法，可以在異步調(diào)制下，使PWM波形在T／2周期內(nèi)始終保持關(guān)于T／4周期的完全對稱。1PWM算法原理

在用數(shù)字化控制技術(shù)產(chǎn)生PWM脈沖時，三角載波實(shí)際上是不存在的，完全由軟件及硬件定時器代替，圖1為三角載波的產(chǎn)生原理(Ttimer為定時器的值)用階梯波代替模擬三角波。PWM脈沖的產(chǎn)生機(jī)理為：定時器重復(fù)按照PWM周期進(jìn)展計數(shù)。比較存放器用于保持調(diào)制值，比較存放器中的值與定時器計數(shù)器的值相比較，當(dāng)兩個值匹配時，PWM輸出就會跳變；當(dāng)兩個值產(chǎn)生二次匹配或者一個定時器的周期完畢時，就會產(chǎn)生第二次輸出跳變。通過這種方式就會產(chǎn)生一個周期與比較存放器值成比例的脈沖信號。在比較單元中重復(fù)完成計數(shù)、匹配輸出的過程，產(chǎn)生