第八章PWM直流脉宽调速系统ppt课件

1、第第8 8章章 PWMPWM直流脉宽调速系统直流脉宽调速系统8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理8.2 8.2 脉宽调速系统的控制电路脉宽调速系统的控制电路8.3 PWM8.3 PWM直流调速安装的系统分析直流调速安装的系统分析8.4 8.4 由由PWMPWM集成芯片组成的直流脉宽调速系统实集成芯片组成的直流脉宽调速系统实例例8 81 11 1不可逆、无制动力不可逆、无制动力PWMPWM变换器变换器不可逆不可逆PWMPWM变换器就是直流斩波器，其原理如图变换器就是直流斩波器，其原理如图882 2所示。它采用了全控式的电力晶体管，开关频率可达所示。它采用了全控式的

2、电力晶体管，开关频率可达数十千赫。直流电压数十千赫。直流电压USUS由不可控整流电源提供，采用由不可控整流电源提供，采用大电容滤波，二极管大电容滤波，二极管VDVD在晶体管在晶体管VTVT关断时为电枢回路关断时为电枢回路提供释放电感储能的续流回路。提供释放电感储能的续流回路。大功率晶体管大功率晶体管VTVT的基极由脉宽可调的脉冲电压的基极由脉宽可调的脉冲电压ubub驱驱动，当动，当ubub为正时，为正时，VTVT饱和导通，电源电压饱和导通，电源电压Us Us 经过经过VTVT的的集电极回路加到电动机电枢两端；当集电极回路加到电动机电枢两端；当ubub为负时，为负时，VTVT截截止，电动机电枢两

3、端无外加电压，电枢的磁场能量经止，电动机电枢两端无外加电压，电枢的磁场能量经二极管二极管VDVD释放续流。电动机电枢两端得到的电压释放续流。电动机电枢两端得到的电压UABUAB为脉冲波，为脉冲波，8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往其平均电压为其平均电压为 式中式中, , ton /Tton /T为一个周期为一个周期T T中，大功率晶体管导通时间的比中，大功率晶体管导通时间的比率，称为负载电压系数或占空比率，称为负载电压系数或占空比, , 的变化范围在的变化范围在0101之间。普通情之间。普通情况下周期况下周期T T固定不变，当调理固定不变，当调理t

4、on ton ，使，使ton ton 在在0T0T范围内变化时，那范围内变化时，那么电动机电枢端电压么电动机电枢端电压UdUd在在0 Us 0 Us 之间变化，而且一直为正，因此，之间变化，而且一直为正，因此，电动机只能一方向旋转，为不可逆调速系统。这种调理方法也称为电动机只能一方向旋转，为不可逆调速系统。这种调理方法也称为定频调宽法。定频调宽法。图图8383所示为稳态时电动机电枢的脉冲端电压所示为稳态时电动机电枢的脉冲端电压udud、电枢电压平、电枢电压平均值均值UdUd、电动机反电势、电动机反电势E E和电枢电流和电枢电流idid的波形。的波形。8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直

5、流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页ondSStUUUT由于晶体管开关频率较高，利用二极管由于晶体管开关频率较高，利用二极管VDVD的续流作用，电枢电的续流作用，电枢电流流IdId是延续的，而且脉动幅值不是很大，对转速和反电势的影响都是延续的，而且脉动幅值不是很大，对转速和反电势的影响都很小，为突出主要问题，可忽略不计，即以为转速和反电势为恒值。很小，为突出主要问题，可忽略不计，即以为转速和反电势为恒值。8 81 12 2不可逆、有制动力不可逆、有制动力PWMPWM变换器变换器图图8 82 2所示的简单不可逆电路中，电流所示的简单不可逆电路中，电流idid不能反向，因此不能不能反向，因此

6、不能产生制动作用，只能作单象限运转。需求制动时，必需具有反向电产生制动作用，只能作单象限运转。需求制动时，必需具有反向电流一流一idid的通路。因此应该设置控制反向通路的第二个功率晶体管，的通路。因此应该设置控制反向通路的第二个功率晶体管，如图如图8 84(a)4(a)所示。这种电路组成的所示。这种电路组成的PWMPWM传动系统可在一、二两个象传动系统可在一、二两个象限运转。限运转。8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页此时，功率晶体管此时，功率晶体管 VT1 VT1、和、和VT2VT2的驱动电压大小相等、方向相反，的驱动电压大小相等、方向相反，

7、即即UG1 UG1 UG2 UG2 。当电机在电动形状下运转时，平均电压应为正值，。当电机在电动形状下运转时，平均电压应为正值，一个周期内分两段变化。一个周期内分两段变化。在在0 t TON 0 t TON 期间期间(TON(TON为为VT1VT1导通时间导通时间) )，UG1 UG1 为正，为正，VT1VT1饱饱和导通；和导通；UG2UG2为负，为负，VT2VT2截止。此时，电源电压截止。此时，电源电压USUS加到电枢两端，电加到电枢两端，电流流idid沿图中的回路沿图中的回路1 1流通。流通。在在TON t TTON t T期间，期间，UG1UG1、UG2 UG2 都变极性，都变极性，VT

8、1VT1截止，但由截止，但由于电流于电流i di d沿回路沿回路2 2经二极管经二极管VD2 VD2 续流。在续流。在VD2 VD2 两端产生的压降两端产生的压降( (其极其极性如图性如图8 84(a)4(a)所示所示) )给给VT2VT2施加反压，施加反压，VT2VT2并不导通。因此，实践上并不导通。因此，实践上是是VT1VT1、VD2VD2交替导通，交替导通，VT2VT2而一直不通，而一直不通，8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页其电压和电流波形如图其电压和电流波形如图8 84(b)4(b)所示，波形和图所示，波形和图8 83 3的情况一样

9、。的情况一样。假设在电动运转中要降低转速，那么应该先减小控制电压，使假设在电动运转中要降低转速，那么应该先减小控制电压，使UG1UG1的正脉冲变窄，负脉变宽，从而使平均电枢电压的正脉冲变窄，负脉变宽，从而使平均电枢电压UdUd降低。但由于降低。但由于惯性的作用，转速和反电动势还来不及立刻变化，呵斥反电动势惯性的作用，转速和反电动势还来不及立刻变化，呵斥反电动势E E UdUd的局面。这时的局面。这时VT2VT2就在电机制动中发扬作用。就在电机制动中发扬作用。如今分析处于制动形状的任务情况。在如今分析处于制动形状的任务情况。在TONtTTONtT期间，期间，UG2UG2变变正，正，VT2VT2导

10、通，产生的反向电流导通，产生的反向电流idid沿回路沿回路3 3经过经过VT2VT2流通，产生能耗流通，产生能耗制动，直到制动，直到t tT T为止。在为止。在TtTTtTTONTON也就是也就是0tTON0tTON期间，期间，VT2VT2截止，截止，idid沿回路沿回路4 4经过经过VD1VD1续流，对电源回馈制动，续流，对电源回馈制动，8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页同时在同时在VD1VD1上的压降使上的压降使VT1VT1不能导通。在制动过程中不能导通。在制动过程中VT2VT2和和VD1VD1轮轮番导通，而番导通，而VT1VT1一直截止

11、，电压和电流波形如图一直截止，电压和电流波形如图8 84(c)4(c)所示。反向所示。反向电流的制动作用使电机转速下降，直到新的稳态。电流的制动作用使电机转速下降，直到新的稳态。最后应该指出，当直流电源采用半导体整流安装时，在回馈制最后应该指出，当直流电源采用半导体整流安装时，在回馈制动阶段电能不能够经过它回送电网，只能向滤波电容动阶段电能不能够经过它回送电网，只能向滤波电容C C充电，从而呵充电，从而呵斥瞬间的电压升高，称斥瞬间的电压升高，称“泵升电压。假设回馈能量大，泵升电压太泵升电压。假设回馈能量大，泵升电压太高，将危及功率开关器件和整流二极管，必需采取措施加以限制。高，将危及功率开关器

12、件和整流二极管，必需采取措施加以限制。8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页8 81 13 3可逆可逆PWMPWM变换器变换器为了抑制不可逆变换器的缺陷，提高伐速范围，使为了抑制不可逆变换器的缺陷，提高伐速范围，使电动机在四个象限中运转，可采用可逆电动机在四个象限中运转，可采用可逆PWMPWM变换器。可变换器。可逆逆PWMPWM变换器在控制方式上可分双极式、单极式和受限变换器在控制方式上可分双极式、单极式和受限单极式三种。单极式三种。1.1.双极式双极式PWMPWM变换器变换器双极式双极式PWMPWM变换器主电路的构造方式有变换器主电路的构造方式

13、有H H型和型和T T型两型两种，我们主要讨论常用种，我们主要讨论常用H H型变换器。如图型变换器。如图8585所示，双所示，双极式极式H H型型PWMPWM变换器由四个晶体管和四个二极管组成，变换器由四个晶体管和四个二极管组成，其衔接外形好像字母其衔接外形好像字母H H，因此称为，因此称为“H H型型PWMPWM变换器。变换器。它实践上是两组不可逆它实践上是两组不可逆PWMPWM变换器电路的组合。变换器电路的组合。8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页“H H型可逆输出的型可逆输出的PWMPWM脉宽调制电路，根据输出电压波形的极性脉宽调制电路，

14、根据输出电压波形的极性可分为双极式和单极式两种方式，它们的电路衔接方式是一样的，可分为双极式和单极式两种方式，它们的电路衔接方式是一样的，如图如图8585所示，区别只是四个晶体管基极驱动信号的极性不同。所示，区别只是四个晶体管基极驱动信号的极性不同。在图在图8585所示的电路中，四个晶体管的基极驱动电压分为两组，所示的电路中，四个晶体管的基极驱动电压分为两组，VT1 VT1 和和VT4 VT4 同时导通和关断，其驱动电压同时导通和关断，其驱动电压ub1 ub1 ub4ub4；VT2 VT2 和和VT3VT3同同时导通和关断，其驱动电压时导通和关断，其驱动电压ub2 ub2 ub3ub3ub1u

15、b1，它们的波形如图，它们的波形如图8 86 6所示。所示。在一个周期内，当在一个周期内，当0tton 0tton 时，时，ub1ub1和和ub4 ub4 为正，晶体管为正，晶体管VT1 VT1 和和VT4VT4饱和导通；而饱和导通；而ub2ub2和和ub3ub3为负，为负，VT2VT2和和VT3VT3截止。这时，电动机电截止。这时，电动机电枢枢ABAB两端电压两端电压uAB=+USuAB=+US，8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页电枢电流电枢电流idid从电源从电源USUS的正极的正极VT1VT1电动机电枢电动机电枢 VT4 VT4到电到电

16、源源USUS的负极。的负极。当当ton tTton tT时，时，ub1ub1和和ub4ub4变负，变负，VT1VT1和和VT4VT4截止；截止；ub2ub2和和ub3ub3变变正，但正，但VT2VT2和和VT3VT3并不能立刻导通，由于在电动机电枢电感向电源并不能立刻导通，由于在电动机电枢电感向电源US US 释放能量的作用下，电流释放能量的作用下，电流idid沿回路沿回路2 2经经VD2VD2和和VD3VD3构成续流，在构成续流，在VD2VD2和和VD3VD3上的压降使上的压降使VT2 VT2 和和VT3 VT3 的集电极的集电极发射极间接受反压，当发射极间接受反压，当idid过零过零后，后

17、，VT2VT2和和VT3VT3导通，导通，idid反向添加，到反向添加，到t tT T时时idid到达反向最大值，这到达反向最大值，这期间电枢期间电枢ABAB两端电压两端电压uABuABUSUS。由于电枢两端电压由于电枢两端电压uAB uAB 的正负变化，使得电枢电流波形根据负的正负变化，使得电枢电流波形根据负载大小分为两种情况。载大小分为两种情况。8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页当负载电流较大时，电流当负载电流较大时，电流idid的波形如的波形如 图图8 8一一6 6中的中的id1id1，由于平，由于平均负载电流大，在续流阶段均负载电流大

18、，在续流阶段( tontT) ( tontT) 电流仍维持正方向，电动机电流仍维持正方向，电动机任务在正向电动形状；当负载电流较小时，电流任务在正向电动形状；当负载电流较小时，电流idid的波形如图的波形如图8 8一一6 6中的中的id2id2，由于平均负载电流小，在续流阶段，电流很快衰减到零，由于平均负载电流小，在续流阶段，电流很快衰减到零，于是于是VT2VT2和和VT3VT3的的C C一一E E极间反向电压消逝，极间反向电压消逝，VT2 VT2 和和VT3VT3导通，电枢电流导通，电枢电流反向，反向，idid从电源从电源USUS正极正极VT2VT2电动机电枢电动机电枢 VT3 VT3电源电

19、源US US 负极，负极，电动机处在制动形状。同理，在电动机处在制动形状。同理，在0tT0tT期间，电流也有一次倒向。期间，电流也有一次倒向。由于在一个周期内，电枢两端电压正负相间，即在由于在一个周期内，电枢两端电压正负相间，即在0tton0tton期期间为间为US US ，在，在tontTtontT/2tonT/2，那么电枢两端平均电压为正，电动机正转；当正脉冲较窄时那么电枢两端平均电压为正，电动机正转；当正脉冲较窄时tonT/2tonT/2 ，电枢两端平均电压为负，电动机反转；假设正负脉，电枢两端平均电压为负，电动机反转；假设正负脉冲电压宽度相等冲电压宽度相等tontonT/2T/2 ，平

20、均电压为零，那么电动机停顿。，平均电压为零，那么电动机停顿。此时电动机的停顿与四个晶体管都不导通时的停顿是有区别的，四此时电动机的停顿与四个晶体管都不导通时的停顿是有区别的，四个晶体管都不导通时的停顿是真正的停顿。平均电压为零时的电动个晶体管都不导通时的停顿是真正的停顿。平均电压为零时的电动机停顿，电动机虽然不动，但电动机电枢两端瞬时电压值和瞬时电机停顿，电动机虽然不动，但电动机电枢两端瞬时电压值和瞬时电流值都不为零，而是交变的，电流平均值为零，不产生平均力矩，流值都不为零，而是交变的，电流平均值为零，不产生平均力矩，但电动机带有高频微振，因此能抑制静摩擦阻力，消除正反向的静但电动机带有高频微

21、振，因此能抑制静摩擦阻力，消除正反向的静摩擦死区。摩擦死区。8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页双极式可逆双极式可逆PWMPWM变换器电枢平均端电压可用公式表示为变换器电枢平均端电压可用公式表示为 以以 =Ud/US =Ud/US来定义来定义PWMPWM电压的占空比，那么与电压的占空比，那么与tonton的关系为的关系为 调速时，调速时， 的变化范围变成的变化范围变成 1 1 1 1 。当。当 为正值时，电为正值时，电动机正转；当动机正转；当 为负值时，电动机反转；当为负值时，电动机反转；当 0 0 时，电动机停时，电动机停顿。顿。双极式双极式

22、PWMPWM变换器的优点是：电流延续，可使电动机在四个象限变换器的优点是：电流延续，可使电动机在四个象限中运转，电动机停顿时，有微振电流，能消除静摩擦死区，低速时中运转，电动机停顿时，有微振电流，能消除静摩擦死区，低速时每个晶体管的驱动脉冲仍较宽，每个晶体管的驱动脉冲仍较宽，8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页2(1)ononondSSStTttUUUUTTT21ontT有利于晶体管的可靠导通，平稳性好，调速范围大。有利于晶体管的可靠导通，平稳性好，调速范围大。双极式双极式PWMPWM变换器的缺陷是：在任务过程中，四个大功率晶体管变换器的缺陷是

23、：在任务过程中，四个大功率晶体管都处于开关形状，开关损耗大，且容易发生上下两管同时导通的事都处于开关形状，开关损耗大，且容易发生上下两管同时导通的事故，降低了系统的可靠性。故，降低了系统的可靠性。为了防止双极式为了防止双极式PWMPWM变换器的上、下两管同时导通，可在一管关变换器的上、下两管同时导通，可在一管关断和另一管导通的驱动脉冲之间，设置逻辑延时环节。断和另一管导通的驱动脉冲之间，设置逻辑延时环节。2 2单极式单极式PWMPWM变换器变换器单极式单极式PWMPWM变换器的电路和双极式变换器的电路和双极式PWMPWM变换器的电路一样，只是变换器的电路一样，只是驱动脉冲信号不一样。在单极式驱

24、动脉冲信号不一样。在单极式PWMPWM变换器中，四个晶体管基极的驱变换器中，四个晶体管基极的驱动电压是：左边两管动电压是：左边两管VT1 VT1 和和VT2 VT2 的驱动脉冲的驱动脉冲ub1ub1ub2ub2，8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页具有与双极式一样的正负交替的脉冲波形；使具有与双极式一样的正负交替的脉冲波形；使VT1VT1和和VT2VT2交替导交替导通。右边两管通。右边两管VT3 VT3 和和VT4VT4的驱动脉冲与双极性时不同，改成因电动机的驱动脉冲与双极性时不同，改成因电动机的转向不同而施加不同的直流控制信号。的转向不同而施

25、加不同的直流控制信号。假设电动机正转，就使假设电动机正转，就使ub3ub3恒为负，恒为负，ub4ub4恒为正，使恒为正，使VT3 VT3 截止，截止，VT4VT4饱和导通，饱和导通，VT1VT1和和VT2VT2仍任务在交替开关形状。这样，在仍任务在交替开关形状。这样，在0tton0tton期间，电动机电枢两端电压期间，电动机电枢两端电压uAB =USuAB =US，而在，而在tontTtontT期间，期间，uAB=0uAB=0。在一个周期内电动机电枢两端电压。在一个周期内电动机电枢两端电压uABuAB总是大于零的，所以总是大于零的，所以称为单极式称为单极式PWMPWM变换器。电动机正转时的电压

26、电流波形如图变换器。电动机正转时的电压电流波形如图8 87 7所示。所示。假设希望电动机反转，就使假设希望电动机反转，就使ub3ub3恒为正，恒为正，ub4ub4恒为负，使恒为负，使VT3VT3饱和饱和导通，导通，VT4VT4截止，截止，VT1VT1和和VT2VT2仍任务在交替开关形状。仍任务在交替开关形状。8.1 8.1 直流脉宽调制电路的任务原理直流脉宽调制电路的任务原理下一页 前往上一页这样，在这样，在0tton0tton期间，电动机电枢两端电压期间，电动机电枢两端电压uAB=0 uAB=0 ；而在；而在tontTtont0 UC0 时时UCUC的作用和的作用和UpUp相减，经运算放大器

27、倒相后，输相减，经运算放大器倒相后，输出脉冲电压出脉冲电压 Upw Upw的正半波变窄，负半波变宽，如图的正半波变窄，负半波变宽，如图8 89 9b b所示。所示。当当 UC0 UC0时，时，UCUC的作用和的作用和UpUp相加，那么情况相反，输出脉冲相加，那么情况相反，输出脉冲电压电压UpwUpw的正半波增宽，负半波变窄，如图的正半波增宽，负半波变窄，如图8 89 9c c所示。所示。8.2 8.2 脉宽调速系统的控制电路脉宽调速系统的控制电路下一页 前往上一页max12PsaUU 这样，经过改动控制电压这样，经过改动控制电压UC UC 的极性，也就改动了双极式的极性，也就改动了双极式PWM

28、PWM变变换器输出平均电压的极性，因此可改动电动机的转向。经过改动控换器输出平均电压的极性，因此可改动电动机的转向。经过改动控制电压制电压UC UC 的大小，那么就能改动输出脉冲电压的宽度，从而改动电的大小，那么就能改动输出脉冲电压的宽度，从而改动电动机的转速。动机的转速。8 82 22 2逻辑延时电路逻辑延时电路在可逆在可逆PWMPWM变换器中，由于晶体管的关断过程中有一段存储时间变换器中，由于晶体管的关断过程中有一段存储时间和电流下降时间，总称关断时间，在这段时间内晶体管并未完全关和电流下降时间，总称关断时间，在这段时间内晶体管并未完全关断。假设在此期间另一个晶体管曾经导通，那么将呵斥上下

29、两管直断。假设在此期间另一个晶体管曾经导通，那么将呵斥上下两管直通，从而导致电源正负极短路。为了防止发生这种情况，在系统中通，从而导致电源正负极短路。为了防止发生这种情况，在系统中设置了由设置了由RCRC电路构成的逻辑延时电路电路构成的逻辑延时电路DLDDLD，8.2 8.2 脉宽调速系统的控制电路脉宽调速系统的控制电路下一页 前往上一页保证在对一个管发出封锁脉冲后，延时一段时间后再发出对另保证在对一个管发出封锁脉冲后，延时一段时间后再发出对另一个管子的开通脉冲。由于晶体管导通时也存在开通时间，所以，一个管子的开通脉冲。由于晶体管导通时也存在开通时间，所以，延时时间只需大于晶体管的存储时间就可

30、以了。延时时间只需大于晶体管的存储时间就可以了。8 82 23 3基极驱动电路和维护电路基极驱动电路和维护电路脉宽调制器输出的脉冲信号普通功率较小，不能用来直接驱动脉宽调制器输出的脉冲信号普通功率较小，不能用来直接驱动主电路的晶体管，必需经过基极驱动电路的功率放大，以确保晶体主电路的晶体管，必需经过基极驱动电路的功率放大，以确保晶体管在开通时能迅速到达饱和导通，关断时能迅速截止。基极驱动电管在开通时能迅速到达饱和导通，关断时能迅速截止。基极驱动电路的每个开关过程包含三个阶段，即开通、饱和导通和关断。路的每个开关过程包含三个阶段，即开通、饱和导通和关断。在采用大功率晶体管的电机拖动电路中，电源容

31、量很大，假设在采用大功率晶体管的电机拖动电路中，电源容量很大，假设大功率晶体管损坏了，大功率晶体管损坏了，8.2 8.2 脉宽调速系统的控制电路脉宽调速系统的控制电路下一页 前往上一页就有能够在基极回路中流过很大的电流，为了防止晶体管缺点就有能够在基极回路中流过很大的电流，为了防止晶体管缺点时损害基极电路，晶体管的驱动电路必需求有快速自动维护功能。时损害基极电路，晶体管的驱动电路必需求有快速自动维护功能。如今，有专门的驱动维护集成电路，如法国汤姆逊如今，有专门的驱动维护集成电路，如法国汤姆逊THOMSONTHOMSON公司公司消费的消费的UAA4002UAA4002芯片，可以实现对功率晶体管的

32、最优基极驱动，同时芯片，可以实现对功率晶体管的最优基极驱动，同时实现对开关晶体管的非集中维护。实现对开关晶体管的非集中维护。UAA4002UAA4002芯片的原理框图如芯片的原理框图如 图图8 81010所示。所示。8.2 8.2 脉宽调速系统的控制电路脉宽调速系统的控制电路前往上一页8 83 31 1总体构造总体构造对直流调速系统而言，普通动、静态性能较好的调对直流调速系统而言，普通动、静态性能较好的调速系统都采用双闭环控制系统，因此，对直流脉宽调速系统都采用双闭环控制系统，因此，对直流脉宽调速系统，我们也将以双闭环为例予以引见。速系统，我们也将以双闭环为例予以引见。直流脉宽调速系统的原理如

33、图直流脉宽调速系统的原理如图8 81111所示，由主电所示，由主电路和控制电路两部分组成，采用转速、电流双闭环控路和控制电路两部分组成，采用转速、电流双闭环控制方案，转速调理器和电流调理器均为制方案，转速调理器和电流调理器均为PIPI调理器，转调理器，转速反响信号由直流测速发电机速反响信号由直流测速发电机TGTG得到，电流反响信号得到，电流反响信号由霍尔电流变换器得到，这部分的任务原理与双闭环由霍尔电流变换器得到，这部分的任务原理与双闭环直流调速系一致样。直流调速系一致样。8.3 PWM8.3 PWM直流调速安装的系统分析直流调速安装的系统分析下一页 前往主电路采用主电路采用PWMPWM变换器

34、，主要由脉宽调制变换器变换器，主要由脉宽调制变换器UPWUPW、调制波发、调制波发生器生器GMGM、逻辑延时电路、逻辑延时电路DLDDLD和电力晶体管基极驱动器和电力晶体管基极驱动器CDCD组成，其中关组成，其中关键的部件是脉宽调制变换器。键的部件是脉宽调制变换器。8 83 32 2PWMPWM脉宽调制变换器的传送函数脉宽调制变换器的传送函数根据脉宽调制变换器的任务原理，当控制电压根据脉宽调制变换器的任务原理，当控制电压UctUct改动时，改动时，PWMPWM变换器的输出电压要到下一个周期才改动，它的延时最大不超越一变换器的输出电压要到下一个周期才改动，它的延时最大不超越一个开关周期个开关周期

35、T T。由于在脉宽调速系统中，。由于在脉宽调速系统中，PWMPWM变换器的开关频率较高，变换器的开关频率较高，因此常将因此常将PWMPWM变换器的滞后环节看作一阶惯性环节，于是其动态模型变换器的滞后环节看作一阶惯性环节，于是其动态模型可用一阶惯性环节和一个纯比例环节的串联来描画，可用一阶惯性环节和一个纯比例环节的串联来描画，8.3 PWM8.3 PWM直流调速安装的系统分析直流调速安装的系统分析下一页 前往上一页其传送函数为其传送函数为 式中式中 为变换器放大系数为变换器放大系数 UdUd为为PWMPWM变换器的输出电压变换器的输出电压 UctUct为为PWMPWM变换器的控制电压变换器的控制

36、电压8 83 33 3系统分析系统分析由图由图8 811 11 可知，这是一个典型的转速、电流双闭环控制方可知，这是一个典型的转速、电流双闭环控制方案，这部分的任务原理与晶闸管双闭环直流调速系一致样，读者案，这部分的任务原理与晶闸管双闭环直流调速系一致样，读者可参照分析其电流环及转速环，并得到相应的数学模型，在此不再可参照分析其电流环及转速环，并得到相应的数学模型，在此不再赘述。赘述。8.3 PWM8.3 PWM直流调速安装的系统分析直流调速安装的系统分析前往上一页( )1PWMPWMKWsTsdPWMctUKUPWMPWM控制系统经过十多年的开展，国外在控制系统经过十多年的开展，国外在198

37、01980年左右开场进入控年左右开场进入控制电路集成化阶段。市场出卖的单片集成制电路集成化阶段。市场出卖的单片集成PWMPWM控制电路的产品较多，控制电路的产品较多，例如美国例如美国Silicon generalSilicon general公司用于电机控制的新型公司用于电机控制的新型SGl73ISGl73I型型PWMPWM集集成电路，成电路，SG1635SG1635半桥驱动器，日本三菱半桥驱动器，日本三菱(MITSUBISHl)(MITSUBISHl)电气公司的晶电气公司的晶体管驱动模块体管驱动模块M 57215LM 57215L混合集成电路等。混合集成电路等。下面简要引见一种由下面简要引见

38、一种由SGl731SGl731型型PWMPWM集成电路构成的集成电路构成的PWMPWM速度伺服速度伺服系统。系统。8 84 41 1SG1731SG1731芯片简介芯片简介SG1731SG1731是美国是美国 Silicon General Silicon General 公司针对直流电动机公司针对直流电动机PWMPWM控制控制而设计的单片而设计的单片ICIC，也可用于液压，也可用于液压PWMPWM控制。控制。8.4 8.4 由由PWMPWM集成芯片组成的直流脉宽集成芯片组成的直流脉宽调速系统实例调速系统实例下一页 前往该芯片可以实现两个象限的脉宽调制，内置三角波发生器、误该芯片可以实现两个象

39、限的脉宽调制，内置三角波发生器、误差运算放大器、比较器及桥式功放电路等。其原理是把一个直流电差运算放大器、比较器及桥式功放电路等。其原理是把一个直流电压与三角波叠加构成脉宽调制方波，加到桥式功放电路上输出。其压与三角波叠加构成脉宽调制方波，加到桥式功放电路上输出。其PWMPWM比较器外部可编程，其输出电路为带有续流二极管的全桥图腾柱比较器外部可编程，其输出电路为带有续流二极管的全桥图腾柱Totem PoleTotem Pole，推挽电路，可提供，推挽电路，可提供100mA100mA、32V32V的驱动才干。支持的驱动才干。支持单、双电源。单、双电源。SG1731SG1731的管脚陈列和内部构造如图的管脚陈列和内部构造如图8 81212所示。所示。SG1731SG