單極性和雙極性PWM調制的區別在哪里詳解PWM中的單極性和雙極性

　　本文主要是關于單極性和雙極性PWM調制的相關介紹，并著重對單極性和雙極性PWM調制的區別進行了詳盡描述。

　　PWM控制的基本原理

　　PWM（PulseWidthModulaTIon）控制就是對脈沖的寬度進行調制的技術。即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得所需要的波形。PWM控制技術在逆變電路中的應用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻，PWM控制技術在逆變電路中的應用也最具代表性。

　　面積等效原理是PWM控制技術的重要理論基礎，即在采樣控制中，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的同一環節上時，其效果基本相同。其中，沖量指的是窄脈沖的面積；效果基本相同是指環節的輸出響應波形基本相同。如圖1.1.1（1）所示，三個窄脈沖形狀不同，但是它們的面積都等于1，當它們分別加在如圖1.1.1（2）（a）所示的R-L電路上時，并設其電流i（t）為電路的輸出，則其輸出響應波形基本相同且如圖1.1.1（2）（b）所示。

　　一、什么是單極性PWM和雙極性PWM

　　通俗的說：單極性PWM就是PWM波形在半個周期中只在單極性范圍內變化。雙極性PWM就是PWM波形在半個周期中有正、有負。

　　單、雙極性是根據對低電平的不同定義而言的，然后所謂單極性，指的是以0V為低電平，雙極性，指的是以“與高電平大小相等，極性方向相反（即在橫軸下面）”的電位為低電平。

　　我們知道，PWM波形的產生是通過載波和信號波兩個波形共同作用而成的，基本元素只有兩個，高電平和低電平，信號波比載波高，則為高電平，比載波低，則為低電平。

　　二、單極性PWM原理

　　產生單極性PWM模式的基本原理如下所示。首先由同極性的三角波載波信號ut。與調制信號ur，比較（圖（a）），產生單極性的PWM脈沖（圖（b））；然后將單極性的PWM脈沖信號與圖（c）所示的倒相信號UI相乘，從而得到正負半波對稱的PWM脈沖信號Ud，如圖（d）所示。

　　三、單極性PWM的特點

　　單極模式，即電機電樞驅動電壓極性是單一的。

　　優點：啟動快，能加速，剎車，能耗制動，能量反饋，調速性能不如雙極模式好，但是相差不多，電機特性也比較好。如果接成H橋模式，也能實現反轉。在負載超速時也能提供反向力矩。

　　缺點：剎車時，不能減速到0，速度接近0速度時沒有制動力。不能突然倒轉。動態性能不好，調速靜差稍大。

　　四、雙極性PWM原理

　　雙極性PWM控制模式采用的是正負交變的雙極性三角載波ut與調制波ur，如下圖所示，可通過ut與ur，的比較直接得到雙極性的PWM脈沖，而不需要倒相電路。

　　五、雙極性PWM的特點

　　雙極模式，即電樞電壓極性是正負交替的。

　　優點：能正反轉運行，啟動快，調速精度高，動態性能好，調速靜差小，調速范圍大，能加速，減速，剎車，倒轉，能在負載超過設定速度時，提供反向力矩，能克服電機軸承的靜態摩擦力，產生非常低的轉速。

　　缺點：控制電路復雜。

　　SPWM的單極性和雙極性

　　所謂雙極性，是SPWM波信號中既包含了正弦信號正半周的信息，又包含了負半周的信息。反應在逆變橋上，一般用于半橋，上下兩管按主三角波的頻率交替導通，而非按10MS交替。當然，用作全橋，對角的SPWM完全一樣就行了。此時是4路SPWM

　　所謂單極性，是SPWM波信號中只包含了正弦信號正半周或負半周的信息。單極性一般用推挽或全橋。反應在推挽上，兩管交替按10MS的時間導通，但是導通的管，在10MS內按三角波的頻率導通，而非象方波一直導通。表現在全橋上，因為兩路的上臂與下臂是人工反相的。AB輸出是以10MS交替，所以此時是3路SPWM和一路方波信號。

　　顯而易見，單極性的SPWM，AB兩路輸出的是交替輸出SPWM信號。

　　雙極性SPWM，AB兩路輸出的一直是SPWM信號。

　　很多人可能會笑，雙極性的SPWM上下管一直輪換導通，對應半橋時，電流從正電流到中點，馬上又被流到了負極，怎么輸出。我和某些大師談到雙極性的SPWM本質，是減法器，他們表示出我張冠李戴的表情。其實雙極性的精髓就在這里，上下管一直以高頻反相交替導通，電感才有續流回路。就好比全橋中我們要人工反相SPWM信號來續流。上下兩管的導通時間是不同的，二者時間相差越大，輸出的電壓越正或越負，為正弦波的谷峰或谷底。當二者的時間相差，則輸出為0.表現在正弦波的交越處。當然了，二者的差值變化，正是按50HZ正弦波變化的。

　　目前99.999%的都是單極性的SPWM方式。8010比較特殊，它的本質是雙極性，但人為地把它變成了單極性，雖然此方法看似巧妙，但與論壇常見的方式還是有點差別。普通的全橋中，主功率SPWM信號一直在下臂，雖然上臂全交替出現，但它的作用只是續流，不是主功率通道！這就是為什么很多人，包括我本人試驗8010會出現高頻上管明顯比其他管熱的原因。因為在自舉的情況下，如此高頻，大電流時，MOS一定會出現欠驅動。而這種表現，在工頻時更為明顯，因為低壓MOS的結電容一般遠大于高壓MOS。當然，8010不論從哪個角度上講，都遠非本論壇吹水級的一些單片機要做的好，改變此缺陷，就更上一層樓（雖然省了一個電感，但2個電感時可以小一點，差別不大）