直流電機-PWM控制課件

1、機電傳動控制機電傳動控制PWM控制技術(shù)控制技術(shù)引引 言言PWM（Pulse Width Modulation）PWM控制控制脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對一系列脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）（含形狀和幅值） 本章內(nèi)容本章內(nèi)容PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是絕大部分是PWM型，型，PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位位

2、本章主要以逆變電路為控制對象來介紹本章主要以逆變電路為控制對象來介紹PWM控制技術(shù)控制技術(shù)也介紹也介紹PWM整流電路整流電路直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的歷史背景直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的歷史背景20世紀(jì)世紀(jì)70年代前，以晶閘管為基礎(chǔ)組成的相控整流裝置是運動控年代前，以晶閘管為基礎(chǔ)組成的相控整流裝置是運動控制系統(tǒng)直流傳動中主要使用的變流裝置，但由于晶閘管屬于半控制系統(tǒng)直流傳動中主要使用的變流裝置，但由于晶閘管屬于半控型器件，使其構(gòu)成的型器件，使其構(gòu)成的VM系統(tǒng)的性能受到一定的限制；系統(tǒng)的性能受到一定的限制；20世紀(jì)世紀(jì)70年代后：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了全控型器件年代后：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)

3、了全控型器件門極可關(guān)斷晶閘管（門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力場效應(yīng)晶體管（）、電力場效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET）、絕緣柵極雙極晶體管（）、絕緣柵極雙極晶體管（IGBT）；）；直流電機控制領(lǐng)域向高精度方向發(fā)展；直流電機控制領(lǐng)域向高精度方向發(fā)展；PWM驅(qū)動裝置在中小功率場合，有著晶閘管驅(qū)動裝置無法比擬的驅(qū)動裝置在中小功率場合，有著晶閘管驅(qū)動裝置無法比擬的優(yōu)點，例如：調(diào)速范圍寬、快速性好、電流波形系數(shù)好、功率因優(yōu)點，例如：調(diào)速范圍寬、快速性好、電流波形系數(shù)好、功率因數(shù)好等。數(shù)好等。電風(fēng)扇調(diào)速控制三極管控制風(fēng)扇開關(guān)優(yōu)點： 設(shè)計簡單 控制方便 價格低廉缺點： 動力設(shè)計給定PWM信號信號l 頻率

4、固定固定l 脈寬調(diào)節(jié)目的：目的： 能量可以保存 有效工作時間可調(diào)有效工作時間可調(diào)圖: PWM 控制信號PWM控制方法介紹控制方法介紹三極管控制風(fēng)扇開關(guān)優(yōu)點： 設(shè)計簡單 控制方便 價格低廉缺點： 可靠性低 信號誤差大PWM輸入信號特點輸入信號特點 PWM直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng) 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的歷史背直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的歷史背直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理幾種典型幾種典型PWM變換器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理變換器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理直流直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)機械特性調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)機械特性PWM系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)控制電路 PWM變換器的數(shù)學(xué)模型變換器的數(shù)學(xué)模型直流

5、斬波器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理1.直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)直流斬波器的基本結(jié)構(gòu) 直流斬波器電動機系統(tǒng)原理圖和電壓波形2. 斬波器的基本工作原理斬波器的基本工作原理 在原理圖中，在原理圖中，VT 表示電力電子開關(guān)器件，表示電力電子開關(guān)器件，VD 表示續(xù)流二極管。當(dāng)表示續(xù)流二極管。當(dāng)VT導(dǎo)通時，直流電導(dǎo)通時，直流電源電壓源電壓Us 加到電動機上；當(dāng)加到電動機上；當(dāng)VT關(guān)斷時，直流關(guān)斷時，直流電源與電機脫開，電動機電樞電流經(jīng)電源與電機脫開，電動機電樞電流經(jīng)VD 續(xù)流，續(xù)流，兩端電壓接近于零。如此反復(fù)，電樞端電壓波兩端電壓接近于零。如此反復(fù)，電樞端電壓波形如圖形如圖 ，好像是電源電壓，好像是電源電壓Us在在ton 時間內(nèi)被接時間內(nèi)被接上，又在上，又在T ton 時間內(nèi)被斬斷，故稱時間內(nèi)被斬斷，故稱“斬斬波波”。3. 輸出電壓計算輸出電壓計算電動機得到的平均電壓為：電動機得到的平均電壓為：幾種典型幾種典型PWM變換器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理變換器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 1. 不可逆不可逆PWM變換器變換器工作狀態(tài)與波形工作狀態(tài)與波形（2）有制動的不可逆有制動的不可逆PWM變換器變換器工作狀態(tài)與波形工作狀態(tài)與波形2）制動狀態(tài)）制動狀態(tài)3）輕載電動狀態(tài)）輕載電動狀態(tài)二象限不可逆二象限不可逆PWM變換器在不同工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流回路與方向變換器