第4章 42 PWM可逆调速系统

1、4.2 PWM可逆调速系统可逆调速系统 南阳志联软件 PWM系统与V-M系统比较,优越性在于: 主线路接线简单 开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗和发热都小. 低速性能好,稳速精度高,因而调速范围宽. 快速响应性能好,动态抗扰能力强.装置效率高. 直流电源采用不控三相整流时,电网功率因数高. 1PWM变换器 4.2.1 脉宽调制变换器（PWM控制原理） 不可逆 可逆 单极式 双极式 脉宽调制变换器是采用脉冲宽度调制的一种直流斩波器。 （将一种直流变成另外可调的直流） 2PWM变换器的分类 l 桥式可逆桥式可逆PWM变换器变换器 桥式可逆桥式可逆PWM变换器电路变换器电路 图4-3 双极

2、式控制可逆PWM变换器的驱动电压、输出电压和电流波形 3241gggg UUUU 在一个开关周期内， n当0tton时，UAB=US，电枢电流id沿回路 1流通； n当tont1/2时，为正，电动机正转；当1/2时， 为负，电动机反转；当 =1/2时， =0，电动机停止。 s on s on s on d U T t U T tT U T t U) 1 2 ( 12 双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列优点： （1）电流一定连续； （2）可使电动机在四象限运行； （3）电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区； （4）低速平稳性好，系统的调速范围大； （5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较

3、宽，有利于保证器件的可靠导 通。 双极式控制方式的不足之处是： 在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在 切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂 的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。 延时仍可采用与非门接R,C来实现,设置逻辑延时后输出脉冲信 号波形如下: 延时时间t1d要大于晶体管的存储时间. 4.2.2 脉宽调速系统的控制电路 双闭环脉宽调速系统的原理框图如下: 晶体管PWM变换器仅是把已有的PWM信号拿来使用 ,并不改变信号的性质,而由GTR构成的脉宽调速系统 还必须具备相应的控制电路,通过控制电路的调节才 能真正起到调速的作用. 调制波发生器

4、 脉宽调制器 逻辑延时 驱动器 限流保护 (1) 脉宽调制器 脉宽调制器是控制电路的核心,它将输入直流信号转换成与之成比 例的方波信号,以便于对晶体管进行控制. 1 脉宽调制器 (2) 电路结构 调制波信号 偏置 信号 控制 信号 运算放大器工作在 开环状态，当输入 电压极性改变时， 输出电压就在正、 负饱和值之间变化， 这样就完成了把连 续电压变成脉冲电 压的转换作用。 (3) 输入信号介绍 调制波可以是锯齿波,可以是三角波等,这里以锯齿波为例. Uc是控制电压,其大小和极性均可变. Ub是偏置电压,一般当Uc等于0时,保证输出电压正负半周宽度相等. 放大器的输入应该是三个信号的叠加. (4

5、) 工作原理工作原理( (波形分析波形分析) ) 2 驱动电路 l脉宽调制器输出的脉冲信号经过信号分配和逻辑延时后，送给驱动器作 功率放大，以驱动主电路的开关器件，每个开关管应有独立的驱动器. l为了确保开关管在开通时能迅速达到饱和导通，关断时能迅速截止，必 须要选择和设计合适的驱动器. l为保证强弱电隔离,驱动电路与控制电路之间应有隔离措施,一般采用光电 耦合器来实现. 比如：晶体管驱动电路 光耦 隔离 比如：MOSFET专用驱动IR2110，IR2130等. 4 一种双极式一种双极式PWM双闭环可逆调速系统双闭环可逆调速系统 5 单片机控制的单片机控制的PWM可逆调速系统可逆调速系统 整流

6、器整流器 桥式可逆变换器桥式可逆变换器 驱动器驱动器 PWM发生器发生器 重点: 掌握PWM控制电路的基本结构. 掌握PWM控制电路的基本工作原理. 了解PWM控制电路各分电路结构,及其原理. 建立对PWM调速系统的总体认识. 1、如下图所示的可逆调速系统： （1）在该系统中会出现哪些环流？（2分） （2）为了抑制直流平均环流，你认为可以采用什么措施？给出理由。（3分） （3）为彻底消除环流，可以采用什么措施？（5分） 典型题型分析： 2 2 DLC如何让保证开放和封锁延时的如何让保证开放和封锁延时的？ 3、如下图是一可逆PWM调速系统主电路： (1) 若希望采用双极性控制方式，器件的驱动信号应该如何给？ （5分） (2) 分析在双极性控制方式下电机正转，反转，停转的工作条件，并配以相应正 转、反转、停转的输出电压ab的波形。（以ab方向为正方向考虑）（7分） (3) 针对此系统解释动力润滑。（3分） 4、如下图所示为PWM可逆调速系统中的UPW环节，试分析： （1）该环节在PWM调速系统中的作用是什么？（4分） （2）各输入信号的作用。（3分） （3）系统中，当控制电压Uc=10V时，主电路输出电压应为100V，某同学在做实验时，