作者簡介：

從事三相異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)的控制開發(fā)工作十余年，精通無感FOC控制。涉及產(chǎn)品包括變頻器，伺服，電動工具，吸塵器，螺旋槳，無人機(jī)，空壓機(jī)等。功率范圍包括100W~100kW，電壓范圍包括14VDC~660VAC。

從2020年開始在知乎和公眾號做技術(shù)分享，一貫的理念是尊重知識，尊重勞動，尊重版權(quán)，持續(xù)性輸出價值。期待所有同行獲得足夠的報酬，越來越多人愿意從事電機(jī)控制行業(yè)。目前在閑魚，CSDN，B站，抖音都有個人IP。

問題描述：

經(jīng)常有朋友問，包括培訓(xùn)班里也有朋友想了解一下DPWM。畢竟DPWM是縮寫，也許代表了多種解釋。

最近研究了一下，實(shí)際在產(chǎn)品中尤其是高壓大功率的驅(qū)動，DPWM是廣泛應(yīng)用的。通俗地說，DPWM就是SVPWM里的五段式，為什么要采用DPWM？有什么優(yōu)勢？本文簡要介紹一下。

常規(guī)SVPWM方案：

SVPWM分為七段式和五段式，七段式SVPWM在三角波計(jì)算器周期內(nèi)，即一個開關(guān)周期內(nèi)，左右兩邊式對稱的零矢量。如果不進(jìn)入過調(diào)制區(qū)域，那么三角波計(jì)數(shù)器中點(diǎn)也是零矢量。整個開關(guān)周期的開關(guān)周期分成了七段，所以叫七段式SVPWM。如下圖左。

五段式SVPWM在每個開關(guān)周期內(nèi)，總有一相是全開或者全關(guān)，即少一次開關(guān)動作，總體的開關(guān)損耗較小。

整個開關(guān)周期分成了五段，所以叫五段式。相比于七段式，其開關(guān)次數(shù)少一些，逆變器損耗小，諧波更大。如下圖右。

七段式SVPWM(左) 五段式SVPWM(右)

七段式SVPWM的PWM比較值是馬鞍波，基本是連續(xù)光滑的形狀，所以七段式SVPWM又叫做Continuous-PWM,簡寫即CPWM，連續(xù)PWM模式。如下圖：

七段式的馬鞍波比較值是連續(xù)的

而五段式SVPWM，因?yàn)檗饤壛艘徊糠至闶噶?，由于這個原因，五段式的PWM比較值在一個開關(guān)周期內(nèi)，總有1/3的時間處于鉗位狀態(tài)。如下圖：

從上圖可以看出，五段式PWM比較值是不連續(xù)的，所以五段式PWM又稱作Discontinuous-PWM模式，簡寫DPWM,即本文提到的不連續(xù)PWM模式。

在一個開關(guān)周期內(nèi)，總有一相處于全開或者全關(guān)的狀態(tài)，另外兩相有開關(guān)動作。根據(jù)不同的鉗位模式，DPWM可以分為DPWM0, DPWM1, DPWM2等多種模式。如下圖：

DPWM相比于CPWM，諧波更大，但是其損耗較小，所以對于變頻器，尤其是高壓變頻器，常用的IGBT作為逆變開關(guān)元件，其開關(guān)損耗不可忽略。所以五段式可以有效降低其總體的開關(guān)損耗，進(jìn)而降低逆變器的溫升。

CPWM的輸出電壓諧波更小，那么在中高速下，更小的諧波可以獲取更低的電機(jī)溫升和電機(jī)壽命。因?yàn)樗俣仍礁?，同樣的輸出力矩下功率越大，電機(jī)發(fā)熱更嚴(yán)重。

如上圖所示，在功率因數(shù)0.9時，SVPWM七段式，即CPWM的總損耗明顯高于所有的DPWM調(diào)制方式。而且超出的部分就是由開關(guān)損耗大造成的。

如上圖所示，調(diào)制比較高時，CPWM的損耗明顯高于DPWM。

如上圖所示，調(diào)制比較低時，CPWM的逆變損耗依然大于DPWM。所以調(diào)制度對二者損耗區(qū)別基本無影響。

如上圖所示，調(diào)制度較高時，CPWM和DPWM的電機(jī)損耗幾乎一致，沒有什么區(qū)別。

如上圖所示，低調(diào)制度下，DPWM的電機(jī)損耗是明顯大于CPWM的。

再把電機(jī)損耗和驅(qū)動器損耗相結(jié)合到一起：

如上圖，在高調(diào)制度下，DPWM的系統(tǒng)損耗表現(xiàn)要優(yōu)于CPWM。

如上圖所示，在低調(diào)制度下，CPWM的系統(tǒng)損耗明顯優(yōu)于DPWM。

在低調(diào)制度下，CPWM的系統(tǒng)效率高，高調(diào)制度下，DPWM系統(tǒng)效率高。

DPWM就是為了解決大功率，高電壓下的逆變器提出的，包括馬達(dá)控制，大功率逆變器等。低速下調(diào)制度低，使用CPWM調(diào)制方式。高速下調(diào)制度較高，使用DPWM調(diào)制方式。

但是低壓控制器，常用MOSFET，因?yàn)镸OS的開關(guān)速度較快，開關(guān)損耗低，所以其開關(guān)損耗并不明顯，故在低壓控制器，DPWM使用的意義并不大。

在電動汽車主驅(qū)行業(yè)，低速常用CPWM，應(yīng)對城市工況，對NVH敏感。中高速用DPWM，對效率敏感?？傮w的選擇，還是看系統(tǒng)效率測試和電機(jī)溫升的結(jié)果。

實(shí)際應(yīng)用

前文提到，CPWM在一個開關(guān)周期內(nèi)，只要不進(jìn)入過調(diào)制，那么三相都會有開關(guān)動作。所以CPWM又稱作三相調(diào)制。

DPWM在一個開關(guān)周期內(nèi)，總有一相沒有開關(guān)動作，所以DPWM又稱作兩相調(diào)制。

三相調(diào)制和兩相調(diào)制，其實(shí)質(zhì)就是CPWM和DPWM，只是名詞容易誤解。下面就以變頻器兩大代表廠商看看DPWM和CPWM的應(yīng)用：

匯川技術(shù)：

MD520說明書

MD520說明書

MD520說明書

從匯川MD520說明書可以看出，匯川默認(rèn)在15Hz從CPWM切換到DPWM。DPWM降低開關(guān)損耗，提高變頻器效率。CPWM諧波小，降低電機(jī)噪音。

匯川的DPWM包含DPWM0, DPWM1, DPWM2, DPWM3, DPWMph等多種模式供選擇。

英威騰：

GD800說明書

英威騰的GD800從說明書看功能沒有那么復(fù)雜，就是選擇CPWM模式或者CPWM切換到DPWM的模式兩個選項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)：

李明彥. 一種基于DPWM的永磁同步電機(jī)驅(qū)動損耗研究

審核編輯黃宇