直流脉宽调速系统出现的历史背景

PWM 直流伺服系统直流脉宽调速系统出现的历史背景

1048729 直流斩波器的基本结构与工作原理1048729 几种典型 PWM 变换器的基本结构及工作原理1048729 直流 PWM 调速系统的开环机械特性1048729 PWM 系统控制电路1048729 PWM 变换器的数学模型

直流脉宽调速系统出现的历史背景

bull 20 世纪 70 年代以前以晶闸管为基础组成的相控整流装置是运动控制系统直流传动中主要使用的变流装置但由于晶闸管属于半控型器件使其构成的 V － M 系统的性能受到一定的限制

bull 20 世纪 70 年代以后随着电力电子技术的发展出现了全控型器件－－门极可关断晶闸管（ GTO ）电力场效应晶体管（ Power － M

OSFET ）绝缘栅极双极晶体管（ IGBT ）

bull 直流电机控制领域向高精度方向发展

bull PWM 驱动装置在中小功率场合有着晶闸管驱动装置无法比拟的优点例如调速范围宽快速性好电流波形系数好功率因数好等

直流斩波器的基本结构与工作原理

1 直流斩波器的基本结构

直流斩波器－－电动机系统原理图和电压波形

2 斩波器的基本工作原理

在原理图中 VT 表示电力电子开关器件 VD 表示续流二极管当 VT 导通时直流电源电压 Us 加到电动机上当 VT 关断

时直流电源与电机脱开电动机电枢电流经 VD 续流两端电压接近于零如此反复电枢端电压波形如图好像是电源电压 Us 在ton 时间内被接上又在 T ndash ton 时间内被斩断故称ldquo斩波rdquo

3 输出电压计算

电动机得到的平均电压为

几种典型 PWM 变换器的基本结构及工作原理

1 不可逆 PWM 变换器

工作状态与波形

（ 2 ）有制动的不可逆 PWM 变换器


2 ）制动状态

3 ）轻载电动状态

二象限不可逆 PWM 变换器在不同工作状态下的导通器件和电流回路与方向

2 可逆 PWM 变换器


相关方程

性能评价

（ 2 ）单极式可逆 PWM 变换器

直流 PWM 调速系统的开环机械特性

由于采用脉宽调制严格地说即使在稳态情况下脉宽调速系统的转矩和转速也都是脉动的所谓稳态是指电机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态机械特性是平均转速与平均转矩（电流）的关系采用不同形式的 PWM 变换器系统的机械特性也不一样对于带制动电流通路的不可逆电路和双极式控制的可逆电路电流的方向是可逆的无论是重载还是轻载电流波形都是连续的因而机械特性关系式比较简单下面就分析这种情况

（ 1 ）带制动的不可逆电路电压方程

（ 2 ）双极式可逆电路电压方程

（ 3 ）机械特性方程

PWM 系统控制电路1048729

1 三角波发生器

2 脉宽调制器及逻辑延时电路

3 基极驱动器

集成驱动电路

由 IR2103 构成的半桥驱动器

PWM 变换器的数学模型

本章小结

bull 1048729 不可逆 PWM 变换器bull 1048729 可逆 PWM 变换器双极式单极式和受限单极式bull 1048729 直流脉宽调速系统的开环机械特性

思考题

1 何谓 H 型 PWM 变换器的双极式单极式和受限单极式控制方式在这几种控制方式下会不会出现电流断续现象为什么2 PWM 直流调速系统主电路功率器件中为什么要反并联二极管如果二极管短路会产生什么后果3 单极式和双极式脉宽调制主要有哪些区别4 PWM 直流调速系统有什么特点

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直流脉宽调速系统出现的历史背景

bull 20 世纪 70 年代以前以晶闸管为基础组成的相控整流装置是运动控制系统直流传动中主要使用的变流装置但由于晶闸管属于半控型器件使其构成的 V － M 系统的性能受到一定的限制

bull 20 世纪 70 年代以后随着电力电子技术的发展出现了全控型器件－－门极可关断晶闸管（ GTO ）电力场效应晶体管（ Power － M

OSFET ）绝缘栅极双极晶体管（ IGBT ）

bull 直流电机控制领域向高精度方向发展

bull PWM 驱动装置在中小功率场合有着晶闸管驱动装置无法比拟的优点例如调速范围宽快速性好电流波形系数好功率因数好等














2 ）制动状态





相关方程

性能评价










3 基极驱动器

集成驱动电路



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