摘要【摘要】脉冲调制（PWM）技术最早起源于通信技术的调制、解调的思想，并将这种思想推广到测量、电力电子领域。
随着全控型器件的发展与微处理器的出现，PWM技术已经变成为了电力电子领域中的重要技术，特别是在斩波电路、逆变电路。
本文主要研究了PWM技术的理论基础（面积等效原理）及其控制原理;分析了在PWM控制下降压斩波电路的工作情况，并用matlab建模；分析了在180°方波控制与SPWM控制两种方法下三相桥式逆变电路的工作状态，对比两种方法的优劣，并考虑了加入死区时间对SPWM的影响。
结合异步电机变频调速的相关原理，对SPWM技术控制下的逆变电路进行变化，通过控制输出电压的变化来实现变频调速。
选择具体的电路，根据理论分析计算相关的参数。
使用Matlab软件进行搭建仿真电路，将仿真得到的数据、波形与理论分析相互分析对照，总结其特点。
【关键词】PWM；DC–DC；DC-AC；MATLAB仿真IAbstract【ABSTRACT】Pulse modulation (PWM) technology originated in the communication technology modulation, demodulation of the idea, and this idea extended to the field of measurement, power electronics. With the development of full-controlled devices with the advent of microprocessors, PWM technology has become an important technology in the field of power electronics, especially in chopping circuits, inverting circuits. This paper mainly studies the theoretical basis of the PWM technology (area equivalent principle) and its control principle. The work of the step-down chopper circuit under PWM control is analyzed and modeled by matlab. The analysis of the 180 ° square wave control and SPWM Control the working state of the three-phase bridge inverter circuit under the two methods, compare the advantages and disadvantages of the two methods, and consider the influence of adding dead time to SPWM. Combined with the principle of asynchronous motor frequency control, SPWM technology under the control of the inverter circuit changes, by controlling the output voltage changes to achieve frequency control. Select the specific circuit, according to the theoretical analysis of the relevant parameters. Using Matlab software to build simulation circuit, the simulation of the data, waveform and theoretical analysis of each other analysis, summed up its characteristics.【KEYWORDS】PWM ;DC –DC ;DC-AC ; MATLAB simulation目录1 前言 (4)1.1 课题研究背景与意义 (4)1.2 PWM技术的研究现状 (4)1.2.1 相电压控制PWM (4)1.2.2 线电压控制PWM (5)1.2.3 空间电压矢量控制PWM (5)1.2.4 电流控制PWM (5)1.2.5 矢量控制PWM (5)1.2.6 直接转矩控制PWM (5)1.2.7 非线性控制PWM (5)1.2.8 谐振软开关PWM (5)1.3 本课题的主要内容 (6)2 PWM技术的原理 (7)2.1 面积等效原理 (7)2.2 控制原理 (8)3 PWM技术在斩波电路中的应用 (10)3.1 斩波电路概述 (10)3.2 三相三重降压斩波电路 (10)3.2.1 三相三重降压斩波电路的工作原理及波形 (10)3.2.2 控制方法 (13)3.3 仿真及波形分析 (13)3.3.1 建立降压斩波电路仿真模型 (13)3.3.2 三相三重降压斩波电路的仿真 (15)4 SPWM技术在逆变电路中的应用 (17)4.1 逆变电路概述 (17)4.2 三相桥式逆变电路 (17)4.2.1 180°方波控制 (17)4.2.2 SPWM控制 (20)4.3 仿真及波形分析 (23)4.3.1 三相桥式方波逆变电路仿真 (23)4.3.2 SPWM控制下的三相桥式逆变电路的模型仿真 (24)4.3.3 波形分析 (25)5 异步电机的变频调速 (28)5.1 异步电机的机械特性 (28)5.2 变频调速的控制特性与机械特性 (29)5.2.1 变频调速的控制特性 (29)5.2.2 变频调速的机械特性 (30)5.3 仿真及波形分析 (31)6 总结 (34)III1 前言1.1 课题研究背景与意义PWM技术是通过由高电平与低电平组成的窄脉冲（一般通过微处理器得到）来改变电力电子器件的开关状态，从而改变频率、改变幅值、减少谐波次数，得到希望的波形。
PWM 控制的思想起源于通信技术，并被推广到电力电子领域。
PWM技术对电力电子器件的开关频率有着较高的要求，但是当时的电力电子器件最大只能实现几千赫兹，因此PWM控制一直未能发挥它的优势。
一直到全控型器件的出现与微处理器的突飞猛进，PWM技术才算得到了用武之地。
现在，电气传动和能量变换控制系统是PWM控制技术的主要应用场合。
在电力电子领域，PWM技术主要是通过改变输出的频率与幅值来控制电机。
随着科技不断地发展与适用不同的应用场合，有十多种不同的PWM控制方法出现，主要有：相电压控制PWM、线电压控制PWM、非线性控制PWM等错误!未找到引用源。
由于PWM技术在电力电子领域中的广泛使用，在一些相关国际会议中已经设立一个单元，专门用于探讨PWM技术。
对于PWM技术的研究重点也发生着变化，从希望输出电压或电流是正弦波，到减小电路不必要的耗能。
随着人类地不断前行，不同学科领域之间的距离也在不断地缩短，PWM技术也在不断地变化，不断地开拓它的领土，充满着活力。
1.2 PWM技术的研究现状现在，我们可以将PWM控制技术分为以下几种。
1.2.1 相电压控制PWM顾名思义相电压控制PWM是使电路输出电压为正弦波，主要应用在DC-AC变换错误!未找到引用源。
相电压控制PWM又根据应用场合的不同，可分为以下几种。
等脉宽PWM法的每个周期中高电平的宽度是一样的。
可以通过改变周期宽度来进行来改变频率，改变高电平的宽度来改变幅值，主要于斩波电路。
用一般的PWM技术控制电机输出中含有谐波，其输出的电磁转矩会发生脉动，而电机的定子会因此振动，伤害电机。
而随机PWM解决了这个问题，如果随机增大或减小波形的高低电平宽度或周期，使输出中含有的谐波被转移至较高的频率，与基频分离开来。
SPWM技术是把PWM技术的基本原理作为理论基础，并将波形与正弦波进行等效。
1.2.2 线电压控制PWM线电压控制PWM主要是用于三相异步电动机时，其负载是三相无中线对称负载，需要对线电压进行控制，等效为正弦波。
线电压控制PWM主要由比较法产生PWM波形。
调制波形为含有三次或者三倍自身频率的谐波的梯形波，载波使用三角波。
1.2.3 空间电压矢量控制PWM空间电压矢量控制PWM的原理是用逆变器的磁场来等效理想的圆形磁场错误!未找到引用源。
常用于控制基频以下的交流电机，并提高电路的电压利用率。
1.2.4 电流控制PWM电流控制PWM的原理是反馈，通过不断比较人为给定的输出的电压或电流波与电路实际得到的电压波或电流波，根据这两个值的大小来决定当时电路中器件的开关状态，令输出值等于给定值。
1.2.5 矢量控制PWM由于交流电机的控制较为复杂，难以实现。
矢量控制PWM的原理是把电流当作控制对象来控制，令其近似为直流电机错误!未找到引用源。
但是实际的控制效果经常不能达到理论的水平，而且还需要配备速度传感器，所以实用性不好。
1.2.6 直接转矩控制PWM直接转矩控制PWM的原理与矢量控制不同，是通过转矩来控制，不需要解耦错误!未找到引用源。
直接计算出电机的转矩的大小，再产生PWM波形。
其特点是电路简单，动静态响应好，但是当电机低速运行时，得到的PWM波的频率较低，开关损耗较大。
1.2.7 非线性控制PWM非线性控制PWM的原理是通过改变PWM波的高电平宽度,与设定电压保持一定的比例。
其具有调制和控制的特性。
将其用于三相整流器，可以实现低电流畸变和高功率因数，也适用于各类软开关逆变器，其优点是反应快、鲁棒性强、开关频率恒定。
1.2.8 谐振软开关PWM由于硬开关技术受限于电力电子器件的问题（如过电流、过电压等问题），不能实现高频化，而这与当前PWM技术发展方向相冲突。
谐振软开关PWM的原理是使用谐振网络来实现软开关，此网络可以是电子电力器件完成软开关，且时间极短且损耗为较小，可以提高频率而不会出现问题。
但是谐振网络会产生谐振损耗，限制了技术的应用。
- 5 -1.3 本课题的主要内容本课题主要是研究了PWM技术的原理以及其在斩波电路、逆变电路以及异步电机变频调速中的应用。
先是从理论上分析电路如何工作的以及输出波形是怎么样的，再选择具体的参数，进行matlab仿真搭建电路，得到波形进行分析，与理论分析进行对照，总结其特点。
2 PWM技术的原理2.1 面积等效原理在采样控制理论中，有一个理论（面积等效原理）：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同错误!未找到引用源。