脈寬調製（PWM）的原理及波形解析

隨著電子技術的發展，PWM技術也出現了多種形式，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，而在海霖微型泵中採用的脈寬PWM法，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，改變脈衝的寬度或占空比可以調壓，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的占空比從而達到控制充電電流的目的。

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。海霖微型泵是通過改變頻率型號的占空比來實現調速。如果泵（無刷）本身沒有調速功能，不能通過程式設計來調速。如果是有刷電機可以通過改變供電電源的供電時間來實現。

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∏/n ，但幅值不等，且脈衝頂部不是水準直線，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。

根據上述原理，在給出了正弦波頻率，幅值和半個週期內的脈衝數後，PWM波形各脈衝的寬度和間隔就可以準確計算出來。按照計算結果控制電路中各開關器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形（如例圖）。