第4章 42 PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)

1、4.2 PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)可逆調(diào)速系統(tǒng) 南陽志聯(lián)軟件 PWM系統(tǒng)與V-M系統(tǒng)比較,優(yōu)越性在于: 主線路接線簡單 開關(guān)頻率高,電流容易連續(xù),諧波少,電機(jī)損耗和發(fā)熱都小. 低速性能好,穩(wěn)速精度高,因而調(diào)速范圍寬. 快速響應(yīng)性能好,動態(tài)抗擾能力強(qiáng).裝置效率高. 直流電源采用不控三相整流時,電網(wǎng)功率因數(shù)高. 1PWM變換器 4.2.1 脈寬調(diào)制變換器（PWM控制原理） 不可逆 可逆 單極式 雙極式 脈寬調(diào)制變換器是采用脈沖寬度調(diào)制的一種直流斬波器。 （將一種直流變成另外可調(diào)的直流） 2PWM變換器的分類 l 橋式可逆橋式可逆PWM變換器變換器 橋式可逆橋式可逆PWM變換器電路變換器電路 圖4-3 雙極

2、式控制可逆PWM變換器的驅(qū)動電壓、輸出電壓和電流波形 3241gggg UUUU 在一個開關(guān)周期內(nèi)， n當(dāng)0tton時，UAB=US，電樞電流id沿回路 1流通； n當(dāng)tont1/2時，為正，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)1/2時， 為負(fù)，電動機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng) =1/2時， =0，電動機(jī)停止。 s on s on s on d U T t U T tT U T t U) 1 2 ( 12 雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有下列優(yōu)點(diǎn)： （1）電流一定連續(xù)； （2）可使電動機(jī)在四象限運(yùn)行； （3）電動機(jī)停止時有微振電流，能消除靜磨擦死區(qū)； （4）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍大； （5）低速時，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較

3、寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo) 通。 雙極式控制方式的不足之處是： 在工作過程中，4個開關(guān)器件可能都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且在 切換時可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂 的驅(qū)動脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時。 延時仍可采用與非門接R,C來實現(xiàn),設(shè)置邏輯延時后輸出脈沖信 號波形如下: 延時時間t1d要大于晶體管的存儲時間. 4.2.2 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如下: 晶體管PWM變換器僅是把已有的PWM信號拿來使用 ,并不改變信號的性質(zhì),而由GTR構(gòu)成的脈寬調(diào)速系統(tǒng) 還必須具備相應(yīng)的控制電路,通過控制電路的調(diào)節(jié)才 能真正起到調(diào)速的作用. 調(diào)制波發(fā)生器

4、 脈寬調(diào)制器 邏輯延時 驅(qū)動器 限流保護(hù) (1) 脈寬調(diào)制器 脈寬調(diào)制器是控制電路的核心,它將輸入直流信號轉(zhuǎn)換成與之成比 例的方波信號,以便于對晶體管進(jìn)行控制. 1 脈寬調(diào)制器 (2) 電路結(jié)構(gòu) 調(diào)制波信號 偏置 信號 控制 信號 運(yùn)算放大器工作在 開環(huán)狀態(tài)，當(dāng)輸入 電壓極性改變時， 輸出電壓就在正、 負(fù)飽和值之間變化， 這樣就完成了把連 續(xù)電壓變成脈沖電 壓的轉(zhuǎn)換作用。 (3) 輸入信號介紹 調(diào)制波可以是鋸齒波,可以是三角波等,這里以鋸齒波為例. Uc是控制電壓,其大小和極性均可變. Ub是偏置電壓,一般當(dāng)Uc等于0時,保證輸出電壓正負(fù)半周寬度相等. 放大器的輸入應(yīng)該是三個信號的疊加. (4

5、) 工作原理工作原理( (波形分析波形分析) ) 2 驅(qū)動電路 l脈寬調(diào)制器輸出的脈沖信號經(jīng)過信號分配和邏輯延時后，送給驅(qū)動器作 功率放大，以驅(qū)動主電路的開關(guān)器件，每個開關(guān)管應(yīng)有獨(dú)立的驅(qū)動器. l為了確保開關(guān)管在開通時能迅速達(dá)到飽和導(dǎo)通，關(guān)斷時能迅速截止，必 須要選擇和設(shè)計合適的驅(qū)動器. l為保證強(qiáng)弱電隔離,驅(qū)動電路與控制電路之間應(yīng)有隔離措施,一般采用光電 耦合器來實現(xiàn). 比如：晶體管驅(qū)動電路 光耦 隔離 比如：MOSFET專用驅(qū)動IR2110，IR2130等. 4 一種雙極式一種雙極式PWM雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng) 5 單片機(jī)控制的單片機(jī)控制的PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)可逆調(diào)速系統(tǒng) 整流

6、器整流器 橋式可逆變換器橋式可逆變換器 驅(qū)動器驅(qū)動器 PWM發(fā)生器發(fā)生器 重點(diǎn): 掌握PWM控制電路的基本結(jié)構(gòu). 掌握PWM控制電路的基本工作原理. 了解PWM控制電路各分電路結(jié)構(gòu),及其原理. 建立對PWM調(diào)速系統(tǒng)的總體認(rèn)識. 1、如下圖所示的可逆調(diào)速系統(tǒng)： （1）在該系統(tǒng)中會出現(xiàn)哪些環(huán)流？（2分） （2）為了抑制直流平均環(huán)流，你認(rèn)為可以采用什么措施？給出理由。（3分） （3）為徹底消除環(huán)流，可以采用什么措施？（5分） 典型題型分析： 2 2 DLC如何讓保證開放和封鎖延時的如何讓保證開放和封鎖延時的？ 3、如下圖是一可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)主電路： (1) 若希望采用雙極性控制方式，器件的驅(qū)動信號應(yīng)該如何給？ （5分） (2) 分析在雙極性控制方式下電機(jī)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，停轉(zhuǎn)的工作條件，并配以相應(yīng)正 轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)的輸出電壓ab的波形。（以ab方向為正方向考慮）（7分） (3) 針對此系統(tǒng)解釋動力潤滑。（3分） 4、如下圖所示為PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)中的UPW環(huán)節(jié)，試分析： （1）該環(huán)節(jié)在PWM調(diào)速系統(tǒng)中的作用是什么？（4分） （2）各輸入信號的作用。（3分） （3）系統(tǒng)中，當(dāng)控制電壓Uc=10V時，主電路輸出電壓應(yīng)為100V，某同學(xué)在做實驗時，