那么，哪種 PWM 技術最適合您的電機控制應用?到目前為止，您可能已經(jīng)猜到?jīng)]有“一種”PWM 技術對所有應用都是最佳的。但是我們今天要討論的技術非常接近。它被稱為單極 4 象限 PWM 技術(形式 II)。

與我在上一篇文章中討論的雙極 PWM 技術一樣，沒有正向/反向信號。方向信息在 PWM 輸入電平內(nèi)編碼，可在 +1 和 -1 之間轉換。模擬比較器用于將輸入電壓電平與三角載波信號進行比較，以生成“L”和“R”PWM 信號。在使用數(shù)字 PWM 外圍設備的微控制器中，比較是在計數(shù)器的輸出和表示所需脈沖寬度的數(shù)字字之間進行數(shù)字比較的。

由于 H 橋的每一半都以互補方式驅動，因此我們必須在頂部和底部 PWM 信號之間包括死區(qū)時間。假設死區(qū)時間由 PWM 模塊內(nèi)部提供，該技術需要四個處理器上的 PWM 引腳!盡管該技術對 PWM 信號有著永不滿足的需求，但它具有先前單極拓撲的所有優(yōu)點，加上在大多數(shù)情況下可以證明其選擇的獨特優(yōu)勢;…它使電機看到的 PWM 頻率加倍!我們可以通過波形的諧波分解來從數(shù)學上顯示這種效應，但通過簡單地研究上面的波形更容易理解這種效應。假設“L”波形出現(xiàn)在H橋的左半邊，“R”波形出現(xiàn)在H橋的右半邊，那么電機就會看出區(qū)別這兩個波形之間。如果從“L”波形中減去“R”波形，就會得到藍色波形，它的 PWM 頻率顯然是紅色或綠色波形的兩倍。這通常是一個理想的特性，因為電機的 L/R 時間常數(shù)在濾除載波諧波方面的效率是兩倍。然而，晶體管仍將以較低的載波頻率開關，這也有利于 H 橋中的開關損耗。這是工程學中難得的可以吃蛋糕的時刻之一!:-) 要觀看此 PWM 技術在象限 1 中運行的動畫，請單擊此處的超鏈接。

為了達到PWM倍頻效果，有兩個要求必須具備：

1. H 橋每一側的兩個 PWM 信號必須居中對齊。注意上圖中的“L”和“R”信號。兩個信號之間的高端脈沖的中間對齊，如垂直虛線所示。同樣，低側脈沖的中間也對齊。通過在大多數(shù)電機控制處理器上選擇正確的 PWM 模塊工作模式，很容易產(chǎn)生這種情況。

2. 左右 PWM 閾值必須始終相等且極性相反。例如，如果“左 PWM”信號是正弦波，那么“右 PWM”信號必須是偏移 180 度的同一個正弦波。當我們將這種技術擴展到三相系統(tǒng)時，這種區(qū)別將變得很重要。

對于之前文章中討論的雙極 PWM，H 橋內(nèi)沒有再循環(huán)電流，電機電流始終流經(jīng)分流電阻器。但是，由于 H 橋內(nèi)的再循環(huán)電流，當今的技術(與所有單極 PWM 技術一樣)在使用單個分流電阻器時，在 PWM 周期的某些部分會出現(xiàn)中斷間隔。此外，如果我們使用具有有限帶寬和轉換速率規(guī)格的分流信號放大器，我們必須限制 PWM 占空比的允許范圍，以防止電阻器上的電流脈沖太窄而無法被放大器處理。但是，如果我們使用如上所示的兩個電阻器，則無論占空比值如何，總有機會在 PWM 周期內(nèi)讀取至少一個電阻器上的電機電流。實際上，我們現(xiàn)在可以看到電機電流，即使它在 H 橋的下半部分再循環(huán)!然而，這種方法的缺點相當明顯，包括用于電流檢測的組件數(shù)量增加一倍，分流電阻器消耗的功率損耗增加一倍。

可以在此處找到將這種 PWM 技術與經(jīng)典雙極 PWM 技術進行比較的 VisSim 模擬。同樣，如果您的計算機上沒有安裝 VisSim，您可以在此處的鏈接下載并安裝免費的 VisSim 文件查看器。繼續(xù)并打開文件并單擊綠色的運行箭頭。更改 PWM 占空比滑塊并將單極技術的電流紋波與雙極技術的電流紋波進行比較，尤其是在較低的占空比值下。較低的電流紋波導致電機發(fā)熱較少，代表了該技術的主要優(yōu)勢。

到現(xiàn)在為止，我們只討論了 PWM 在直流電機上的應用。但是交流電機呢?在本系列的下一篇博文中，我們會將這種單極 PWM 技術擴展到多相應用，并以對再生和堵塞的進一步研究作為結尾。