单极性和双极性PWM调制的区别在哪里详解PWM中的单极性和双极性

　　本文主要是关于单极性和双极性PWM调制的相关介绍，并着重对单极性和双极性PWM调制的区别进行了详尽描述。

　　PWM控制的基本原理

　　PWM（PulseWidthModulaTIon）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。

　　面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础，即在采样控制中，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同一环节上时，其效果基本相同。其中，冲量指的是窄脉冲的面积；效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。如图1.1.1（1）所示，三个窄脉冲形状不同，但是它们的面积都等于1，当它们分别加在如图1.1.1（2）（a）所示的R-L电路上时，并设其电流i（t）为电路的输出，则其输出响应波形基本相同且如图1.1.1（2）（b）所示。

　　一、什么是单极性PWM和双极性PWM

　　通俗的说：单极性PWM就是PWM波形在半个周期中只在单极性范围内变化。双极性PWM就是PWM波形在半个周期中有正、有负。

　　单、双极性是根据对低电平的不同定义而言的，然后所谓单极性，指的是以0V为低电平，双极性，指的是以“与高电平大小相等，极性方向相反（即在横轴下面）”的电位为低电平。

　　我们知道，PWM波形的产生是通过载波和信号波两个波形共同作用而成的，基本元素只有两个，高电平和低电平，信号波比载波高，则为高电平，比载波低，则为低电平。

　　二、单极性PWM原理

　　产生单极性PWM模式的基本原理如下所示。首先由同极性的三角波载波信号ut。与调制信号ur，比较（图（a）），产生单极性的PWM脉冲（图（b））；然后将单极性的PWM脉冲信号与图（c）所示的倒相信号UI相乘，从而得到正负半波对称的PWM脉冲信号Ud，如图（d）所示。

　　三、单极性PWM的特点

　　单极模式，即电机电枢驱动电压极性是单一的。

　　优点：启动快，能加速，刹车，能耗制动，能量反馈，调速性能不如双极模式好，但是相差不多，电机特性也比较好。如果接成H桥模式，也能实现反转。在负载超速时也能提供反向力矩。

　　缺点：刹车时，不能减速到0，速度接近0速度时没有制动力。不能突然倒转。动态性能不好，调速静差稍大。

　　四、双极性PWM原理

　　双极性PWM控制模式采用的是正负交变的双极性三角载波ut与调制波ur，如下图所示，可通过ut与ur，的比较直接得到双极性的PWM脉冲，而不需要倒相电路。

　　五、双极性PWM的特点

　　双极模式，即电枢电压极性是正负交替的。

　　优点：能正反转运行，启动快，调速精度高，动态性能好，调速静差小，调速范围大，能加速，减速，刹车，倒转，能在负载超过设定速度时，提供反向力矩，能克服电机轴承的静态摩擦力，产生非常低的转速。

　　缺点：控制电路复杂。

　　SPWM的单极性和双极性

　　所谓双极性，是SPWM波信号中既包含了正弦信号正半周的信息，又包含了负半周的信息。反应在逆变桥上，一般用于半桥，上下两管按主三角波的频率交替导通，而非按10MS交替。当然，用作全桥，对角的SPWM完全一样就行了。此时是4路SPWM

　　所谓单极性，是SPWM波信号中只包含了正弦信号正半周或负半周的信息。单极性一般用推挽或全桥。反应在推挽上，两管交替按10MS的时间导通，但是导通的管，在10MS内按三角波的频率导通，而非象方波一直导通。表现在全桥上，因为两路的上臂与下臂是人工反相的。AB输出是以10MS交替，所以此时是3路SPWM和一路方波信号。

　　显而易见，单极性的SPWM，AB两路输出的是交替输出SPWM信号。

　　双极性SPWM，AB两路输出的一直是SPWM信号。

　　很多人可能会笑，双极性的SPWM上下管一直轮换导通，对应半桥时，电流从正电流到中点，马上又被流到了负极，怎么输出。我和某些大师谈到双极性的SPWM本质，是减法器，他们表示出我张冠李戴的表情。其实双极性的精髓就在这里，上下管一直以高频反相交替导通，电感才有续流回路。就好比全桥中我们要人工反相SPWM信号来续流。上下两管的导通时间是不同的，二者时间相差越大，输出的电压越正或越负，为正弦波的谷峰或谷底。当二者的时间相差，则输出为0.表现在正弦波的交越处。当然了，二者的差值变化，正是按50HZ正弦波变化的。

　　目前99.999%的都是单极性的SPWM方式。8010比较特殊，它的本质是双极性，但人为地把它变成了单极性，虽然此方法看似巧妙，但与论坛常见的方式还是有点差别。普通的全桥中，主功率SPWM信号一直在下臂，虽然上臂全交替出现，但它的作用只是续流，不是主功率通道！这就是为什么很多人，包括我本人试验8010会出现高频上管明显比其他管热的原因。因为在自举的情况下，如此高频，大电流时，MOS一定会出现欠驱动。而这种表现，在工频时更为明显，因为低压MOS的结电容一般远大于高压MOS。当然，8010不论从哪个角度上讲，都远非本论坛吹水级的一些单片机要做的好，改变此缺陷，就更上一层楼（虽然省了一个电感，但2个电感时可以小一点，差别不大）