「原理」介绍：PWM 调节交流电压

1.6.1.1 电子调压器的主电路

1.电路结构

如图1-34所示，L₁、N是交流电压的输入端，L₀₁、N是经过调节后的输出端，LD是负载。为了能够调节输出电压，电流的路径必须流经能够控制电路通断的开关器件VT。VT可以采用IGBT管，也可以采用功率MOSFET管。

图1-34 电子调压器的主电路

a）正半周的电流路径 b）负半周的电流路径

2.电流的路径

（1）正半周电流

在输入电压的正半周，电流从L₁进，N出，电流的路径是：L₁—VD₁—VT—VD₂—L₀₁—LD—N，如图1-34a所示；

（2）负半周电流

在输入电压的负半周，电流从N进，L₁出，电流的路径是：N—LD—L₀₁—VD₃—VT—VD₄—L₁，如图1-34b所示。

3.电流的特点

从L₁和N之间输入的是正弦交变电流，从L₀₁和N之间输出的也是正弦交变电流，但通过VT的电流却是方向相同的“直流电流”，电流的通与断，要受到VT的控制。

1.6.1.2 脉宽调制的原理

1.脉冲序列的占空比

如图1-35所示，t_P是脉冲宽度；t_C是脉冲周期。脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比：

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式中 D———占空比；

t_P———脉冲宽度，μs；

t_C———脉冲周期，μs。

图1-35中的U_G是脉冲序列的高度，单位是V。

图1-35a所示，是占空比较小的情形；图1-35b所示，是占空比较大的情形。

图1-35 脉冲序列的占空比

a）占空比较小 b）占空比较大

2.脉宽调制原理

脉宽调制的实质是让电流的路径处于时通时断的状态。或者说，是把输入的正弦波电压“切割”成许多小块，以达到改变输出平均电压的目的。

3.脉宽调制的过程

在图1-36中，曲线①和曲线④是控制VT的脉冲信号U_G。当U_G为高电平时，VT允许电流通过，当U_G为低电平时，VT将阻止电流通过。曲线②和曲线⑤就是被切割后输出电压的波形，曲线③和曲线⑥是输出的平均电压。图1-36a是脉冲占空比较大时的情形，图1-36b是脉冲占空比较小时的情形。由图可以看出，调节控制脉冲的占空比，就可以调节输出电压的大小。

图1-36 脉宽调制原理

a）占空比较大 b）占空比较小