机电一体化系统设计第五章课件

1、12第四章第四章 伺服系统设计伺服系统设计 3图图4.1 伺服系统的组成伺服系统的组成 4伺服系统的执行元件伺服系统的执行元件 1. 电气执行元件电气执行元件 电气执行元件包括直流电气执行元件包括直流(DC)伺服电机、交流（伺服电机、交流（AC）伺服电机、步进电机以及电磁铁等，是最常用的执行元伺服电机、步进电机以及电磁铁等，是最常用的执行元件。对伺服电机除了要求运转平稳以外，一般还要求动态件。对伺服电机除了要求运转平稳以外，一般还要求动态性能好，适合于频繁使用，便于维修等性能好，适合于频繁使用，便于维修等2液压式执行元件液压式执行元件 液压式执行元件主要包括往复运动油缸、回转油缸、液压式执行元

2、件主要包括往复运动油缸、回转油缸、液压马达等，其中油缸最为常见。在同等输出功率的情况液压马达等，其中油缸最为常见。在同等输出功率的情况下，液压元件具有重量轻、快速性好等特点下，液压元件具有重量轻、快速性好等特点3气压式执行元件气压式执行元件 气压式执行元件除了用压缩空气作工作介质外，与液气压式执行元件除了用压缩空气作工作介质外，与液压式执行元件没有区别。气压驱动虽可得到较大的驱动压式执行元件没有区别。气压驱动虽可得到较大的驱动力、行程和速度，但由于空气粘性差，具有可压缩力、行程和速度，但由于空气粘性差，具有可压缩性，故不能在定位精度要求较高的场合使用。性，故不能在定位精度要求较高的场合使用。5

3、6789第二节第二节 伺服控制系统中常用伺服控制系统中常用电力电子器件电力电子器件 10111213141516171819202122232425 步进电机是一种把开关激励的变化变换成精确的转子位置增量运动的执行机构，它将电脉冲转化为角位移。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步距角）。 步进电机具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点,因此具有瞬间起动与急速停止的优越特性。 2627工作原理工作原理282930kmz36031323334353637383940aaaKRIEUncEeaaTIcT41422TeaeKccTRcUn432TeaeKc

4、cTRcUn44454647KTnn0eKcUn 0K)(2TeaccR4849eKcUnn00ndTaKTdRUcTTKTnn02TeaeKccTRcUn50TnKTnTKKKKU5152sKTeaseKTKUKccRTcUn2125354552TeiaccRRK565758图图4.32 伺服电动机接线图伺服电动机接线图 图图4.33 合成磁通矢量末端随时间变化的轨迹图合成磁通矢量末端随时间变化的轨迹图 5960VmUmVUUUK在其幅值方向的分量在其幅值方向的分量616263tUmUsintVmVcos2222)cos()sin(ttVmUmVUVmUm646566 Tfn 6768697

5、0表表4.4 励磁（通电）方式控制表励磁（通电）方式控制表控制控制电平电平励励 磁磁 方方 式式A0A1YB013YB014YB015YB01600ABCAABCDAABCDEAABCDEFA01ABBCCAABABBCCDDAABABCBCDCDEABCBCDCDEDEF10AABBBCCAABBBCCCDABABCBCBCDABABCBCBCD11AABBBCCABABCBCBCDABABCBCBCDABCABCDBCDBCDE71图图4.37四相八拍脉冲分配控制原理图四相八拍脉冲分配控制原理图72图图4.384.38单片机与步进电动机接口电路单片机与步进电动机接口电路 737475vfT

6、oscx5216767778AuAu7980dtuuKusrisrpsc1i10CRipK01RRKp81（2）晶闸管触发器）晶闸管触发器 晶闸管触发器晶闸管触发器AT和晶闸管和晶闸管UR作为驱动直流伺服电动机作为驱动直流伺服电动机的功率驱动装置；晶闸管导通需要有一个触发电路来提供的功率驱动装置；晶闸管导通需要有一个触发电路来提供触发脉冲；晶闸管触发器触发脉冲；晶闸管触发器AT的输出脉冲控制晶闸管的导的输出脉冲控制晶闸管的导通和关断。晶闸管触发器组成如图所示。通和关断。晶闸管触发器组成如图所示。 1）触发电路电路的组成）触发电路电路的组成 脉冲形成电路：脉冲形成电路：产生一定功率（一定的幅值与

7、脉宽）的脉冲。常用电路为产生一定功率（一定的幅值与脉宽）的脉冲。常用电路为单结晶晶体管自激振荡电路、单稳触发电路等。单结晶晶体管自激振荡电路、单稳触发电路等。 移相控制电路：移相控制电路：调节触发脉冲发生的时刻（即调节控制角的大小），常用调节触发脉冲发生的时刻（即调节控制角的大小），常用锯齿波（或正弦波）与给定信号电压进行比较来进行移相控制。锯齿波（或正弦波）与给定信号电压进行比较来进行移相控制。 同步电路：同步电路：使触发脉冲每次产生的时刻都能准确地对应着主电路电压波形使触发脉冲每次产生的时刻都能准确地对应着主电路电压波形上的时刻。方法：把主电路的电压信号直接引入（或通过同步变压器从主电路上

8、的时刻。方法：把主电路的电压信号直接引入（或通过同步变压器从主电路引入，或经过阻容移相电路从主电路引入）来作为触发同步信号。引入，或经过阻容移相电路从主电路引入）来作为触发同步信号。 脉冲功率放大电路：脉冲功率放大电路：若触发驱动的晶闸管的容量较大则要求触发脉冲有较若触发驱动的晶闸管的容量较大则要求触发脉冲有较大的输出功率。若形成的脉冲的功率不够大时，这时还要增加脉冲功率放大环大的输出功率。若形成的脉冲的功率不够大时，这时还要增加脉冲功率放大环节。通常采用复合管组成的射极输出器或采用强功率触发脉冲电源。节。通常采用复合管组成的射极输出器或采用强功率触发脉冲电源。 2）触发电路的工作原理）触发电

9、路的工作原理 单结晶体管自激振荡电路单结晶体管自激振荡电路 组成：组成：由两个基极（由两个基极（b1和和b2）和一个阴极构成的一种特殊类型的晶体管，）和一个阴极构成的一种特殊类型的晶体管，如图所示。如图所示。 特点：特点： 当在两个基极（当在两个基极（b1和和b2）加上一个电压）加上一个电压Ubb后，第一基极上的电压后，第一基极上的电压UAUbb，式中，式中，0.30.9，为分压比。，为分压比。 当当Ueb1UA时，管内的时，管内的PN结处于反偏而截止，结处于反偏而截止，e、b1极间无电流；当极间无电流；当Ueb1UA时，管内的时，管内的PN结处于正偏导通，结处于正偏导通，e、b1极间有电流流

10、过（使管子由极间有电流流过（使管子由截止变为导通的截止变为导通的Ueb1的数值相对较高，称为峰点电压的数值相对较高，称为峰点电压UP）。当）。当e、b1极间有极间有电流通过后，电流通过后，e、b1间的电阻将大幅度降低（从几千欧降至几十欧），间的电阻将大幅度降低（从几千欧降至几十欧），e、b1极间的电流将迅速增大而使管子进入饱和状态。当管子导通以后，只有降极间的电流将迅速增大而使管子进入饱和状态。当管子导通以后，只有降到一个较低的数值（称为谷点电压到一个较低的数值（称为谷点电压UV），管子才能重新由导通变为截止。），管子才能重新由导通变为截止。822.2.双闭环调速系统的静态结构图和静特性双闭环

11、调速系统的静态结构图和静特性PI调节器特点：调节器特点：调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非输入调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非输入为反极性信号使调节器退出饱和。即饱和的调节器暂时隔断了输入和输为反极性信号使调节器退出饱和。即饱和的调节器暂时隔断了输入和输出之间的联系，相当于系统开环。出之间的联系，相当于系统开环。 调节器不饱和的条件下，调节器不饱和的条件下，PIPI的作用使输入偏差电压在稳态时为零，实的作用使输入偏差电压在稳态时为零，实现无静差。系统静态结构框图如图现无静差。系统静态结构框图如图4.514.51所示。所示。 图图4.51 双闭环调速

12、系统静态结构框图双闭环调速系统静态结构框图 83.0*nUUUUnnnn*nUn*nUn*nU84.0*LiiiiIUUUU*iLUI*iU*iU85.LILmILI0nLILmI86 （1 1）转速调节器不饱和情况）转速调节器不饱和情况 在系统正常运行时，两个调节器都不饱和。稳态时，它们的输入偏在系统正常运行时，两个调节器都不饱和。稳态时，它们的输入偏差电压都是零。因此有如下两个关系式差电压都是零。因此有如下两个关系式 *nUn LiiIUU*调调速速系系统统静静特特性性 87由于由于ASRASR不饱和，则不饱和，则（限幅值），由（限幅值），由上式知：上式知：。一般设计成。一般设计成.（额定

13、（额定值值）。在两个调节器均不饱和时运行于静特）。在两个调节器均不饱和时运行于静特性性- -段，调速特性如图段，调速特性如图4.524.52所示。所示。*iU*imULILmILmINI0nA调调速速系系统统静静特特性性 88 当转速调节器当转速调节器ASRASR饱和时，饱和时，ASRASR输出达到限幅值输出达到限幅值 ，转速外环呈开，转速外环呈开环状态，转速的变化对系统不再产生影响环状态，转速的变化对系统不再产生影响( (即无速度调节作用即无速度调节作用) )，双闭环，双闭环系统已经变成只有电流内环无静差的单闭环系统。稳态时，有系统已经变成只有电流内环无静差的单闭环系统。稳态时，有 式中，式

14、中， 为设计最大电流。它决定于电动机的允许过载能力和拖动为设计最大电流。它决定于电动机的允许过载能力和拖动系统所要求的最大加速度。系统所要求的最大加速度。*imU调调速速系系统统静静特特性性 LmILmimLIUI*89 1 1）转速调节器和电流调节器的传递函数）转速调节器和电流调节器的传递函数 式中，式中， 为为PIPI调节器的超前时间常数。调节器的超前时间常数。ssKsWsWpin111)()(111CR2 2）晶闸管的传递函数为）晶闸管的传递函数为 sTKsUsUsctd1)()(23 3）由直流伺服电动机的数学模型经简化可得其传递函数为）由直流伺服电动机的数学模型经简化可得其传递函数为

15、 sTRsIsIsEmLa)()()( 4 4）感应电势）感应电势 与转速与转速 之间的传递函数为之间的传递函数为 )(sEneCsEsn1)()(90 1) 1) 在起动过程中，随着在起动过程中，随着ASRASR从饱和到不饱和，使系统工作于完全从饱和到不饱和，使系统工作于完全不同的状态：即当不同的状态：即当ASRASR饱和时转速开环，构成由饱和时转速开环，构成由ACRACR实现恒值电流调节实现恒值电流调节的单闭环系统；当的单闭环系统；当ASRASR不饱和时转速外环为无静差调速系统，内环为电不饱和时转速外环为无静差调速系统，内环为电流跟踪系统，呈现所谓饱和非线性控制的特征。流跟踪系统，呈现所谓

16、饱和非线性控制的特征。 2) 2) 起动过程的主要阶段是恒流升速段。其特征是电流起动过程的主要阶段是恒流升速段。其特征是电流 恒定，恒定，并设计为最大允许值，以便充分发挥电动机的过载能力，以最大电流并设计为最大允许值，以便充分发挥电动机的过载能力，以最大电流加速起动，实现起动时间最短。即所谓时间最优控制。加速起动，实现起动时间最短。即所谓时间最优控制。 3) 3) 采用采用PIPI调节的双闭环调速系统的转速动态响应必然有超调。因调节的双闭环调速系统的转速动态响应必然有超调。因为在起动的转速调节阶段为在起动的转速调节阶段( (段段) )，必须使，必须使ASRASR退出饱和，按退出饱和，按PIPI

17、的特性只的特性只有转速超调，才能使有转速超调，才能使 为负值，只有为负值，只有 为负值，才能使为负值，才能使ASRASR退退出饱和。出饱和。（2 2）双闭环调速系统的启动过程）双闭环调速系统的启动过程 双闭环控制可以获得接近于双闭环控制可以获得接近于的理想的起动过程。当突加给定的理想的起动过程。当突加给定电压时，系统由静止状态起动电压时，系统由静止状态起动, ,其其转速和电流的过渡过程曲线如转速和电流的过渡过程曲线如图图4.544.54所示。所示。 图图4.54 双闭环调速系统起动时的转速和电流波形双闭环调速系统起动时的转速和电流波形 为电流上升段为电流上升段(0(0t t1 1):):ASR

18、ASR由不饱和很快达到饱和，而由不饱和很快达到饱和，而ACRACR不饱不饱和，确保电流内环的调节作用；和，确保电流内环的调节作用； 为恒流升速段为恒流升速段( (t t1 1t t2 2):): ASRASR处于饱和，转速外环相当于开环。处于饱和，转速外环相当于开环。 为转速调节段为转速调节段( (t t2 2点以后点以后) )：转速超调，即转速超调，即 ，结果，结果造成造成 为负，使为负，使ASRASR退出饱和状态。退出饱和状态。 n*nnUnUnUaI91二、直流脉宽调制型（二、直流脉宽调制型（PWMPWM）调速系统）调速系统优点：优点：（1 1）主电路简单，需用功）主电路简单，需用功率元

19、件少；（率元件少；（2 2）开关频率高，电）开关频率高，电流易于连续，谐波成分少，使电流易于连续，谐波成分少，使电机损失小；（机损失小；（3 3）低速性能好，稳）低速性能好，稳态精度高，调速范围宽；（态精度高，调速范围宽；（4 4）系）系统频带宽，快速响应好，动态抗统频带宽，快速响应好，动态抗扰性能强；（扰性能强；（5 5）主电路元件工作）主电路元件工作于开关状态，损耗小，效率高。于开关状态，损耗小，效率高。 基本原理是：基本原理是：利用大功率器件的开关作用，将直流电压转换成一利用大功率器件的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，通过对方波脉冲宽度的控制，改变输出电压的平定频率的方波电

20、压，通过对方波脉冲宽度的控制，改变输出电压的平均值。均值。PWMPWM晶体管功率放大器由两部分组成，一部分是电压晶体管功率放大器由两部分组成，一部分是电压- -脉宽变换脉宽变换器，另一部分是开关功率放大器，其结构如图器，另一部分是开关功率放大器，其结构如图4.564.56所示。所示。 1.PWM1.PWM晶闸管功率放大器晶闸管功率放大器 图图4.56 PWM晶体管功率放大器结构框图晶体管功率放大器结构框图 9293 1 1）三角波电压）三角波电压- -脉宽变换器原理：脉宽变换器原理：三角波发生器用于产生一定频三角波发生器用于产生一定频率的三角波率的三角波 ，该三角波经加法器与输入的指令信号，该

21、三角波经加法器与输入的指令信号 相加，产相加，产生信号生信号 ，然后送入比较器。比较器是一个工作在开环状态，然后送入比较器。比较器是一个工作在开环状态下的运算放大器，具有极高的开环增益及限幅开关特性。两个输入端下的运算放大器，具有极高的开环增益及限幅开关特性。两个输入端的信号差的微弱变化，会使比较器输出对应的开关信号。当的信号差的微弱变化，会使比较器输出对应的开关信号。当 0 0时，比较器输出满幅度的正电平；当时，比较器输出满幅度的正电平；当 0 0时，比较器输时，比较器输出满幅度的负电平。出满幅度的负电平。 TUIUTIUU TIUU TIUU 94图图4.57 PWM脉宽调制波形脉宽调制波

22、形 当当 0 0时，输出信号时，输出信号 为正负宽度相等的矩形脉冲。为正负宽度相等的矩形脉冲。 当当 0 0时，时， 的正脉宽大于负脉宽。的正脉宽大于负脉宽。 当当 0 0时，时， 的负脉宽大于正脉宽。的负脉宽大于正脉宽。 当当 ( (是三角波的峰是三角波的峰- -峰值峰值) )时，时， 为一正直为一正直流信号；当流信号；当 时，时， 为一负直流信号。为一负直流信号。IU2/UTPPSUIU2/UTPPSUIUSUIUSUIUSU95 1 1）锯齿波电压）锯齿波电压- -脉宽变换器原理（脉宽变换器原理（UPWUPW） 三个输入信号：三个输入信号： 为由锯齿波发生器提供的锯齿波信号，频率为由锯齿

23、波发生器提供的锯齿波信号，频率一般为一般为1 14kHz4kHz，由主电路开关频率决定；另一个输入信号是控制电，由主电路开关频率决定；另一个输入信号是控制电压压 ，其极性和大小随系统控制要求随时可变；第三个为负偏移，其极性和大小随系统控制要求随时可变；第三个为负偏移电压，其值调整为电压，其值调整为 saUctUmax21sbUU 要求当要求当 0 0，电机电抠电压，电机电抠电压 0 0。应调整负偏压。应调整负偏压 ，使使 的正、负向脉宽相等。当的正、负向脉宽相等。当 0 0时，时， 与与 和和 相叠加，使合成电压正向宽度增大，经运算放大器倒相后，相叠加，使合成电压正向宽度增大，经运算放大器倒相

24、后， 正正半波变窄。当半波变窄。当 0 0时，情况相反，时，情况相反， 的正半波增宽。的正半波增宽。 的极的极性改变，也改变了性改变，也改变了PWMPWM变换器输出电压平均值的极性，因而改变了电变换器输出电压平均值的极性，因而改变了电动机的转向。动机的转向。ctUctUaUbUPWUctUctUbUsaUPWUctUPWU96 开关功率放大器的作用开关功率放大器的作用是对电压是对电压- -脉宽变换器输出的信号脉宽变换器输出的信号 进行进行放大，输出具有足够功率的信号放大，输出具有足够功率的信号 ，以驱动直流伺服电动机。，以驱动直流伺服电动机。 开关功率放大器常采用大功率晶体管构成。根据各晶体管

25、基极所开关功率放大器常采用大功率晶体管构成。根据各晶体管基极所加的控制电压波形，可分为加的控制电压波形，可分为单极性输出、双极性输出和有限单极性单极性输出、双极性输出和有限单极性输输出三种方式。出三种方式。 SUPU 四种工作状态：四种工作状态： 1 1）当）当 0 0时，时， 的正、负脉宽相等，直流分量为零，的正、负脉宽相等，直流分量为零，VTlVTl和和VT4VT4的导通时间与的导通时间与VT2VT2和和VT3VT3的导通时间相等，流过电枢绕组中的平的导通时间相等，流过电枢绕组中的平均电流等于零，电动机不转。但在交流分量作用下，电动机在停止均电流等于零，电动机不转。但在交流分量作用下，电动

26、机在停止位置处微振，这种微振有动力润滑作用，可消除电动机启动时的静位置处微振，这种微振有动力润滑作用，可消除电动机启动时的静摩擦，减小启动电压。摩擦，减小启动电压。 IUSU 四种工作状态：四种工作状态： 2 2）当）当 0 0时，时， 的正脉宽大于负脉宽，直流分量大于零，的正脉宽大于负脉宽，直流分量大于零，VTlVTl和和VT4VT4的导通时间长于的导通时间长于VT2VT2和和VT3VT3的导通时间，流过绕组中的电流的导通时间，流过绕组中的电流平均值大于零，电动机正转，且随着平均值大于零，电动机正转，且随着 增加，转速增加。增加，转速增加。 SUIUIUIU 四种工作状态：四种工作状态： 3

27、 3）当）当 0 0时，时， 的直流分量小于零，电枢绕组中的电流平的直流分量小于零，电枢绕组中的电流平均值也小于零，电动机反转，且反转转速随着均值也小于零，电动机反转，且反转转速随着 减小而增加。减小而增加。 SUIU 四种工作状态：四种工作状态： 4 4）当）当 或或 时，时， 为正为正或负的直流信号，或负的直流信号，VT1VT1和和VT4VT4或或VT2VT2和和VT3VT3始终导通，电动机在最高转始终导通，电动机在最高转速下正转或反转。速下正转或反转。 2/UTPPSU2/UTPPIUIU97图图4.59 4.59 双闭环脉宽调速系统原理框图双闭环脉宽调速系统原理框图 98 锯齿波电压锯

28、齿波电压- -脉宽变换器原理（脉宽变换器原理（UPWUPW） 三个输入信号：三个输入信号： 为由锯齿波发生器提供的锯齿波信号，频率为由锯齿波发生器提供的锯齿波信号，频率一般为一般为1 14kHz4kHz，由主电路开关频率决定；另一个输入信号是控制电，由主电路开关频率决定；另一个输入信号是控制电压压 ，其极性和大小随系统控制要求随时可变；第三个为负偏移，其极性和大小随系统控制要求随时可变；第三个为负偏移电压，其值调整为电压，其值调整为 saUctUmax21sbUU图图4.60 锯齿波脉宽调制器锯齿波脉宽调制器 99 可逆可逆PWMPWM变换器正常工作时，是上、下两电力晶体管交替导通和关变换器正

29、常工作时，是上、下两电力晶体管交替导通和关断，如果发生两个晶体管同时导通，则产生极为严重的电源短路情况，断，如果发生两个晶体管同时导通，则产生极为严重的电源短路情况，导致晶体管损坏，为了确保不产生同时导通的现象，在控制电路与驱导致晶体管损坏，为了确保不产生同时导通的现象，在控制电路与驱动电路之间设立了逻辑延时环节。动电路之间设立了逻辑延时环节。 对对逻辑延迟电路的要求是：逻辑延迟电路的要求是：让原导通的晶体管先关断，然后让原让原导通的晶体管先关断，然后让原关断的晶体管导通。因此它们的基极控制信号（如关断的晶体管导通。因此它们的基极控制信号（如Ub1Ub1和和Ub2Ub2）不能在）不能在同一时刻

30、由同一时刻由“1”1”到到“0”0”或或“0”0”到到“1”1”，而是应先是，而是应先是“1”1”到到“0”0”，经过一个很小的时间后，使另一个由经过一个很小的时间后，使另一个由“0”0”到到“1”1”，如图，如图6-516-51所示，所示，一般一般DLDDLD由由R R、C C延迟电路组成，见图延迟电路组成，见图6-526-52所示。所示。 100101 1. 1.异步电机的变频调速原理异步电机的变频调速原理 异步电动机的转速方程为异步电动机的转速方程为 式中，式中， 为电动机转速；为电动机转速； 为定子转速磁场的同步转速；为定子转速磁场的同步转速； 为为定子供电频率；定子供电频率； 为转差

31、率。为转差率。 由上式可见，改变异步电动机的供电频率由上式可见，改变异步电动机的供电频率 ，可以改变其同步，可以改变其同步转速转速 ，实现调速运行，也称为变频调速。，实现调速运行，也称为变频调速。 )1 ()1 (6011snspfnn1n1fs1f1n102 2.异步电机的变频特性异步电机的变频特性 异步电动机定子每相电动势有效值异步电动机定子每相电动势有效值E1为：为： 式中，式中， 为每极气隙磁通；为每极气隙磁通； 为定子相绕组有效匝数。为定子相绕组有效匝数。 由上式可见，只要控制好由上式可见，只要控制好 和和 ，可达到控制磁通，可达到控制磁通 的的目的。要保持目的。要保持 不变，当电源

32、频率不变，当电源频率 从工频额定频率从工频额定频率 向向低调节时，必须同时降低电动势低调节时，必须同时降低电动势 ，使，使上式称为恒定电动势频率比。采用这种调速控制方式一般称为恒定电上式称为恒定电动势频率比。采用这种调速控制方式一般称为恒定电动势频率比的控制方式。动势频率比的控制方式。11fE常值常值 1E1fNf11f1EmmmNfE11144. 4m1N103 然而，绕组中的感应电动势难以直接控制，但当电动势值较高时然而，绕组中的感应电动势难以直接控制，但当电动势值较高时定子绕组的漏磁压降可忽略不计，并认为定子相电压定子绕组的漏磁压降可忽略不计，并认为定子相电压 则恒则恒电动势频率比可近似

33、为电动势频率比可近似为上式称为上式称为恒压频比恒压频比。11EU 11fU常值常值)1041. 1.变频器的基本工作原理变频器的基本工作原理 （1 1）变频器电路）变频器电路105 异步电动机的变频调速控制特性：异步电动机的变频调速控制特性： 在工频以下按恒压频比控制方式，维持励磁磁通在工频以下按恒压频比控制方式，维持励磁磁通 不变，属不变，属于恒转矩调速性质；于恒转矩调速性质； 在工频以上是维持在工频以上是维持 （额定电压），增加频率，减小（额定电压），增加频率，减小磁通的恒功率调速性质的控制方式。磁通的恒功率调速性质的控制方式。其综合控制特性如图其综合控制特性如图4.644.64所示。所示

34、。m1UNU1变变频频调调速速控控制制特特性性曲曲线线 106107（3 3）变频器工作原理）变频器工作原理108109 2.2.逆变器控制电路逆变器控制电路 图图4.674.67单极式脉宽调制波形图单极式脉宽调制波形图 图图4.68 4.68 双极式双极式SPWMSPWM逆变器三相输出波形图逆变器三相输出波形图 电路原理电路原理 SPWMSPWM的波形分析的波形分析 单、双极两种控制方式单、双极两种控制方式 逆变器输出波形：逆变器功率开关管的控制信号作用使逆变器输逆变器输出波形：逆变器功率开关管的控制信号作用使逆变器输出波形与控制信号波形相同，其几何意义如图所示。出波形与控制信号波形相同，其

35、几何意义如图所示。 SPWMSPWM逆变器三相输出波形原理：逆变器三相输出波形原理： 如如 时时VTlVTl导通，导通， ； 时时VT4VT4导通，导通， 。同理。同理 波形是由波形是由VT3VT3和和VT6VT6交替导通得交替导通得到，到， 的波形是由的波形是由VT5VT5和和VT2VT2交替导通得到。图中同时画出逆变器输交替导通得到。图中同时画出逆变器输出的线电压波形出的线电压波形 ，是由，是由 得到，脉冲得到，脉冲幅值为幅值为 和和 。 rUutu0Uu2sUrUutu0Uu2sU0Vu0WuUVu)(tf0Uu0VusUsU参考信号发生器产生对称的三相正弦参考电压信号参考信号发生器产生对称的三相正弦参考电压信号 ；三角波发生器产生三角波载波信号电压三角波发生器产生三角波载波信号电压u ut t ；参考电压信号参考电压信号 与三角波电压信号进行比较（调制）与三角波电压信号进行比较（调制）得出控制逆变器功率开关管的控制信号。