14(1學(xué)時(shí))直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)

1、第4章 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) -主要內(nèi)容-直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)PWM的主要問(wèn)題PWM變換器的工作狀態(tài)和電壓、電流波形直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型單片微機(jī)控制的PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)一、直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器工作原理：VT表示電力電子開(kāi)關(guān)器件，VD表示續(xù)流二極管。當(dāng)VT導(dǎo)通時(shí)間ton，直流電源電壓Us加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)Tton，直流電源與電機(jī)脫開(kāi)，電動(dòng)機(jī)電樞經(jīng)VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。電動(dòng)機(jī)得到的平均電壓為： T功率器件的開(kāi)關(guān)周期；ton開(kāi)通時(shí)間；占空比，=ton/T= ton f ,其中f為開(kāi)關(guān)頻率。 直流斬波器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理圖(a

2、)和電壓波形圖(b)二、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主要問(wèn)題 采用脈沖寬度調(diào)制PWM的高頻開(kāi)關(guān)控制方式形成的脈寬調(diào)制變換器-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，即直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。1、PWM變換器的工作狀態(tài)和電壓、電流波形2、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性3、PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型4、電能回饋與泵升電壓的限制1、PWM變換器的工作狀態(tài)和電壓、電流波形PWM調(diào)制就是把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出平均電壓的大小。 PWM變換器電路有多種形式，可分為不可逆與可逆兩大類(lèi)。a主電路原理圖 b電壓和電流波形不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)書(shū)p92，圖4-

3、1不可逆帶制動(dòng)的PWM變換器書(shū)p94，圖4-3橋式雙極式可逆PWM變換器書(shū)p95，4-4 由于采用脈寬調(diào)制，嚴(yán)格地說(shuō)，即使在穩(wěn)態(tài)情況下，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也都是脈動(dòng)的，所謂穩(wěn)態(tài)，是指電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)，機(jī)械特性是平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩電流的關(guān)系。 采用不同形式的PWM變換器，系統(tǒng)的機(jī)械特性也不一樣。對(duì)于帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路和雙極式控制的可逆電路，電流的方向是可逆的，無(wú)論是重載還是輕載，電流波形都是連續(xù)的，因此機(jī)械特性的關(guān)系比較簡(jiǎn)單。2、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性電壓方程： 考慮平均電壓，電感上的儲(chǔ)能、放能抵消，平均電壓方程為 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的 機(jī)械特性曲線電流連續(xù)，

4、 n0sUs /Ce PWM控制與變換器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和晶閘管觸發(fā)與整流裝置根本一致。根據(jù)前面的波形分析，當(dāng)控制電壓Uc改變時(shí)，PWM變換器輸出平均電壓Ud按線性規(guī)律變化，但其響應(yīng)會(huì)有延遲，最大的時(shí)延是一個(gè)開(kāi)關(guān)周期T。因此，PWM控制與變換器也可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以寫(xiě)成：Ks PWM裝置的放大系數(shù)； Ts PWM裝置的延遲時(shí)間， Ts T0 與晶閘管裝置一樣， PWM裝置可以近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)：3、PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型 PWM變換器的直流電源通常由交流電網(wǎng)經(jīng)二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容C濾波，以獲得恒定的直流電壓。 對(duì)于PWM變換器中的濾波電容，其作用除濾波外，還有當(dāng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)吸收運(yùn)行系統(tǒng)動(dòng)能的作用。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對(duì)濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱(chēng)作“泵升電壓。 4、電能回饋與泵升電壓的限制 泵升電壓的限制可以采用制動(dòng)電阻來(lái)消耗電容上的過(guò)多儲(chǔ)能來(lái)解決。 對(duì)大容量的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在直流回路接入逆變器，把多余的能量逆變回饋到電網(wǎng)。三、單片微機(jī)控制的PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)UR整流器UPEM橋式可逆電力電子變換器GD驅(qū)