随机PWM控制策略及其在变频调速系统中的应用分析

曲明东 张毅

【摘要】PWM，指的是脉宽调制，它是通过对微处理器其中的数字输出功能的利用用来对模拟电路进行控制的一种具有显著成效的技术，它被广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。本文讲述了变频调速系统的一些工作的原理及方法，针对使用了PWM控制策略的变频器在调速系统中的具体工作原理，并对PWM控制策略及其在变频调速系统中的应用做出了简要的分析，并实际证明了在随机PWM控制策略下变频调速系统所表现出的良好性能。

【关键词】PWM控制策略;变频器;调速系统

在二十一世纪快速发展的今天，能源对于一个国家的重要性不言而喻，对于中国来说，能源紧缺也是我们所不得不面临的一个棘手的问题，我们是一个追求可持续发展的国家，而想要达到可持续发展的目的，我们必须要把节约能源、利用好能源放在重中之重，然而我国目前的现状仍然是能源紧缺、能源浪费，其中电机及相关设备的用电量占据了最大的比重，我国的电机及相关设备的用电能耗量占全国总体用电量的一半还多，由于技术条件或者一些其他的客观因素导致我国每年有近四成的电是浪费掉了的，因此，提高电机相关系统的工作率对我国是有着非常重要的意义的。

在我国的工业相关系统中，PWM控制策略占了很大的一部分，然而它的缺点及不良影响随着时间的推移也慢慢开始显露出来了，但PWM变频技术在我国使用的范围已经越来越广了，甚至在一些特殊的行业，你只能选择使用PWM变频技术这种方式，别无他法，因此对随机PWM控制策略在变频调速系统中的应用进行分析是非常有必要的。

一、随机PWM控制策略的基本原理

自从80年代以来，调速系统对于电流以及电压的输出而产生的不良影响开始逐渐暴露出来，比如一些噪音问题及电磁的干扰问题，对人们的生活产生了极大的影响，但传统的PWM策略所带来的噪音及其他问题又是不可避免的，要想彻底摆脱这样的问题，必须使用一种全新的、即随机PWM控制策略。利用其对信号进行处理、使其能够均匀分布，这样来达到减少噪音及相关问题。

众所周知，在以往传统的PWM驱动系统中，设计者希望通过用改变电力电子元件的占空比的办法来实现对逆变器输出电压中的各个参数的具体控制，进而精确控制电机的转速或者所在位置。虽然占空比与电力电子元件的导通位置和开关频率是没有什么关联的，然而这两者的变化对输出电信号频谱分布的影响还是非常大的。因此，我们应该保证能做到利用PWM随机控制策略，使元件的导通位置、开关频率按照一些随机的过程产生相应的改变，从而使驱动器输出信号能够在一个连续的宽频带内以均匀的方式展现出来，从而实现抑制噪音及其他问题的功能，这大体就是随机PWM控制策略的一个基本的原理方式。

二、传统PWM控制技术及其设计

自从电源变革以来，PWM技术就牢牢树立了它的统治地位，无论是在变流器还是变频器，它都可以完全适用，之所以出现这样的局面是因为PWM技术的能源利用效率较高，它的一个卓越的能力在于可以实现变频以及变压，这才导致了其在电力相关行业的应用十分广泛，但随着中国进入工业时代，对传统电机的要求及功能也变得越来越严格，因此随机PWM控制策略随之应运而生。

三、随机PWM控制策略在变频调速系统中的优点及相关结论

PWM之所以在电机设备中如此流行得益于其在变频调速系统中有着无可比拟的好处，首先，它从处理器到被控制的系统中所有的信号形式都是数字化的，一个优点在于我们在进行数模转换的时候，可以把传递时带来的噪音给降到最低，这大大减少了对人们生活的影响。另外，PWM控制策略与传统模拟控制而言，其对噪声噪音的抵抗能力大大加强，它的这一特性也导致了在某些时候、有些企业会把PwM控制策略技术应用于通信及其相关方面。

PWM控制策略与以往不同的是它可以实现变频变压反抑制谐波的特点，由于它的这一性质及特点，也导致在某些交流传动以及一些能量变化的系统中也得到了很大程度上的应用，从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较，产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍在主导地位，并一直是人们研究的热点。

随机PWM控制策略能够使得逆变器的输出电压变得均匀宽泛，随机PWM控制策略对于逆变器的输出电压而言能够做到对其很好的抑制，根据这种方式从而减少对逆变器的输出电压的不良作用。对于死区时间而言，它的设置对传统PWM的输出电压有影响但不是绝对性的，而且设置死区并不会增加新层次的谐波，而使用随机PWM控制策略能够减少死区的一些不良作用。随机PWM控制策略在减少传统PWM的高次谐波上有着表现良好的作用，此外，隨机PWM控制策略对于死区产生的电压效果也会起着一定程度的补偿效果。

综上所诉，随着社会的不断发展及电力设备的不断更新换代，传统的PWM控制技术已经慢慢都要被淘汰了，而新产生的随机PWM控制策略的应运而生为电力及其相关设备提供了一个新的技术，尽管它产生的问题也不断变的越来越多，但是，我国的国情以及经济发展的目前现状决定了我们对于随机PWM控制策略还是有一定的依赖性的，特别是进入二十一世纪以来，能源的浪费和紧缺问题深深困扰着我国的发展，在这种情况下，电机能耗、电力设备损耗几乎是罪魁祸首，如此之大的用电量当中又有很多的电量被白白的浪费掉，因此解决能源浪费和紧缺、改善电机机的能耗、电力设备的损耗是我们目前必须要做的工作，而如果想做到上述目标，那么我们必须依靠随机PWM控制策略的相关技术，其在频调速系统中有着得天独厚的优势条件，因此需要我们不断研究随机PWM控制策略相关技术、不断提高随机PWM控制策略及其在变频调速系统中的应用。