Za generisanje jednosmernog napona promenjive amplitude ili n-faznog prostoperiodičnog naponskog signala promenjive amplitude i frekvencije koristi se modulator širine impulsa ili PWM (pulse-width modulation) generator. Ovaj periferni modul je nezamenjiv deo mikroprocesora ili DSP namenjenih kontroli motora. Uobičajeno je trofazni, sa tri nezavisne PWM grane (izlaza) kojima se može upravljati trofaznim AM ili PM motorima. Svaka od grana, u zavisnosti od upisanog faktora ispune za tu granu, potpuno nezavisno od CPU konstantno generiše PWM signal koji odgovara upisanom faktoru ispune. Ovaj signal je moguće komplementirati i voditi na driver jedne grane invertera ili dc/dc konvertora (gornji i donji IGBT tranzistor rade u komplementarnom modu).
Jedan PWM period je nedeljivi vremenski okvir, i fakor ispune je potrebno upisati samo jednom, na početku nove PWM periode. PWM signal generator u toku sledećeg PWM perioda automatski generiše odgovarajući PWM signal. Ukoliko imamo tri takve grane, možemo paralelno zadati srednje vrednosti napona tri grane PWM invertora, važeće u svakoj novoj PWM periodi. U slučaju jedne grane, naponski PWM signal je prikazan na slici br.1.
Slika br.1 Rad jedne grane naponskog invertora.
Uprošćeno, srednja vrednost izlaznog napona proporcionalna je upisanom faktoru ispune
Kako radi PWM modul? U analognoj tehnologiji se PWM signal generiše iz kontinualnog nosećeg signala (testera ili trougao) dobijenog na izlazu signal generatora. Perioda ovog signala (Tpwm) je definisana izborom kondenzatora C, amplitude struje strujnog izvora kao i položaj potenciometra P1. Generisani testerasti signal se dalje poredio sa referentnim signalom (koji reprezentuje naponsku komandu ili analogni ekvivalent faktora ispunu) korišćenjem analognog komparatora. Naravno, postojao je problem signalnog šuma ili promene parametara ovih kola.
Slika br.2 Analogni PWM generator (Ovako ne treba da radi)
Postoje dva osnovna tipa nosioca PWM signala, to su testerasti i trougaoni nosioc.
Slika br.3 PWM signal sa testerastim i trougaonim nosiocem
U digitalnoj tehnici se čitava priča o generisanju PWM signala završava u jednom zasebnom perifernom modulu, koji se ugrađuje u mikrokontroler ili DSP. Ovaj modul potpuno samostalno generiše PWM signal i oslobađa mikroprocesor (korisnički program) ove aktivnosti. U ovom modulu se analogni signal generator nosećeg PWM signala zamenjuje timer modulom koji definiše Tpwm i mnogo je precizniji i otporniji na šum. Perioda PWM signala se definiše tokom inicijalizacije upisom u registar PWM PERIOD i izborom delitelja frekvencije. Nadalje, analogni komparator je zamenjen digitalnim, čiji izlaz je potpuno definisan i neosetlji na šum. Faktor ispune PWM signala se definiše upisom u PWM duty cycle registar, čiji se sadržaj u svakom novom PWM clock periodu poredi sa vrednošću PWM timera. Uprošćena digitalna periferija za automatsko generisanje PWM signala jedne grane je data na sledećoj slici. Tačnost digitalno generisanog PWM signala zavisi od periode clock signala i od broja bitova PWM registara.
Slika br.4 Uprošćen blok dijagram PWM modula u sklupu mikrokontrolera namenjenog kontroli motora.
PWM jedinica pomaže pri generisanju različitih izlazanih signala. Bitno je da mikroprocesor pripremi odgovarajući modulišući faktor ispune za svaku novu PWM periodu. Time on moduliše noseći PWM signal, koji automatski bez pomoći i opterećenja procesora generiše PWM modul. U zavisnosti od tipa modulišućeg signala dobija se DC ili AC signal i regulišu se različiti tipovi motora, kao što je prikazano na sledećoj slici.
Slika br.5 Testerasti i trougaoni nosioc.
Sva dalja objašnjenja možete pronaći pronaći u sledećim materijalima: Primena mikroprocesora u energetici – mikroprocesor i mikrokontroler
