直流電機(jī)-PWM控制課件

1、機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)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(duì)一系列脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對(duì)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(duì)象來介紹本章主要以逆變電路為控制對(duì)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(yùn)動(dòng)控年代前，以晶閘管為基礎(chǔ)組成的相控整流裝置是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)直流傳動(dòng)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(dòng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管（）、電力場(chǎng)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(jī)控制領(lǐng)域向高精度方向發(fā)展；直流電機(jī)控制領(lǐng)域向高精度方向發(fā)展；PWM驅(qū)動(dòng)裝置在中小功率場(chǎng)合，有著晶閘管驅(qū)動(dòng)裝置無法比擬的驅(qū)動(dòng)裝置在中小功率場(chǎng)合，有著晶閘管驅(qū)動(dòng)裝置無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)，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(diǎn)： 設(shè)計(jì)簡單 控制方便 價(jià)格低廉缺點(diǎn)： 動(dòng)力設(shè)計(jì)給定PWM信號(hào)信號(hào)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(shí)間可調(diào)有效工作時(shí)間可調(diào)圖: PWM 控制信號(hào)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(diǎn)： 設(shè)計(jì)簡單 控制方便 價(jià)格低廉缺點(diǎn)： 可靠性低 信號(hào)誤差大PWM輸入信號(hào)特點(diǎn)輸入信號(hào)特點(diǎn) 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(jī)械特性調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)機(jī)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(dòng)機(jī)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(shí)，直流電導(dǎo)通時(shí)，直流電源電壓源電壓Us 加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng)加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)，直流關(guān)斷時(shí)，直流電源與電機(jī)脫開，電動(dòng)機(jī)電樞電流經(jīng)電源與電機(jī)脫開，電動(dòng)機(jī)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(shí)間內(nèi)被接時(shí)間內(nèi)被接上，又在上，又在T ton 時(shí)間內(nèi)被斬?cái)?，故稱時(shí)間內(nèi)被斬?cái)?，故稱“斬?cái)夭úā薄?. 輸出電壓計(jì)算輸出電壓計(jì)算電動(dòng)機(jī)得到的平均電壓為：電動(dòng)機(jī)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(dòng)的不可逆有制動(dòng)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(dòng)狀態(tài)）制動(dòng)狀態(tài)3）輕載電動(dòng)狀態(tài)）輕載電動(dòng)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