PWM - Pulse Width Modulation - modulacja szerokości impulsu - jest to najbardziej popularna metoda sterowania silnikami elektrycznymi, polegająca na regulacji sygnału napięciowego lub prądowego przez zmianę szerokości impulsu o stałej amplitudzie. Sterowanie PWM jest typowym przykładem sterowania dwupołożeniowego (dwuwartościowego), gdzie steruje się obiektem za pomocą 2 stanów logicznych 0 i 1, odpowiadających podaniu odpowiednich wartości napięć.
Jak zmienia się prędkość obrotowa silnika elektrycznego przy sterowaniu PWM
Wykres przedstawia Sterowanie prędkością obrotową silnika elektrycznego przez podanie stałego napięcia oraz sterowanie PWM
W przypadku, gdy na silnik zostanie podane stałe napięcie U=const., silnik rozpocznie pracę i po pewnym czasie osiągnie pewną prędkość obrotową nmax, maksymalną dla danego napięcia zasilającego. Przy utrzymaniu stałego napięcia, silnik będzie utrzymywał stałą prędkość obrotową. Oczywiste jest, że im wyższe napięcie, tym wyższa prędkość obrotowa silnika.
W przypadku sterowania PWM nie mamy do czynienia ze stałym napięciem, ponieważ podane napięcie ma charakter przebiegu prostokątnego o stałej amplitudzie. Prędkość obrotowa silnika zależy od :
- amplitudy napięcia wejściowego,
- okresu T,
- stałej czasowej obiektu τ,
- procentu wypełnienia D.
Aby silnik pracował poprawnie, okres przebiegu prostokątnego napięcia powinien być dużo mniejszy od stałej czasowej obiektu : T << τ . Przyjmuje się, że dobrym rozwiązaniem dla silników elektrycznych jest :
T ≈ 1/10 τ
T ≈ 2,5 ms
Wówczas częstotliwość wyniesie : f = 400 Hz
Przyjmujemy, że przy sterowaniu PWM dobrą częstotliwością dla silników elektronicznych jest częstotliwość 400Hz.
Wypełnienie D jest to stosunek szerokości impulsu b do okresu T. Wypełnienie podawane jest w procentach :
D = b / T [%]
Innym parametrem charakteryzującym sterowanie układami PWM jest napięcie średnie. Z matematycznego punktu widzenia, napięcie średnie równe jest :
Uśr = A · b/T
Napięcie średnie jesteśmy w stanie zmierzyć za pomocą multimetru. Wynika to z tego, że multimetr ma charakter całkujący – oblicza całkę (pole powierzchni), a następnie odnosi ją do okresu T.
