41脉宽调制变换器

1、本章提要口脉宽调制变换器口直流脉宽调速系统的机械特性V-M直流调速系统通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud,从而实现平滑调速。与G-M系统相比V-M系统有很多优越性，但它也有缺点： 电流是脉动的，产生谐波分量，尤其在低速时，因此需要加平波电抗器。设备投入大，体积增加，同时电感大又限制了系统的快速性。 当系统在较低速运行时，晶闸管的导通角很小，使系统的功率因素很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变殃及附近的用电设备，也限制了调速范围。 对过电压、过电流敏感，要注意保护。直流PWM速系统优点： 主电路简单，不用电抗器，用电机本身的电感，从而获得脉动很小

2、的直流电流； 关关频率高，电枢电流容易连续，无电流断续问题； 系统的低速运行平稳，调速范围较宽； 频带宽，响应快； 功率因数高。电流和电压永远相同，无无功功率问题。PWM调速系统和V-M调速系统主要区别在主电路和PW蜓制电路。闭环控制系统以及静、动态分析和设计基本一样。PWM脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制变换器。4-1脉宽调制变换器一、不可逆PWM换器|一.不可逆PWM变换器-I（一）简单的不可逆Plfil变换器（直流阵压斩波器）L组成L'=由二恢誉整流宅苞提扶；电容G大客童，密二杈菅在昱作碧门矣咨封为兰枢回鳄提域瑶哉电区储能的缓流回癸：此室开美春仁口白桩壹可诲的成冲电玉盘虞=简尝的

3、K可-壬网变续考-直流宣的杠系尹 a基本原理由二极管整流将完成，交f直U疆定”控制VT在一个周期内导通的长短，即昧冲宽度，来改变电枢平均电压Edef可控在一个开关周期丁内当时.Ug*正，VT饱和导道tm=当Hzn芸HT时，£7的兔VT截止，lh=0,M经VD续滩，系统S,的导通时何toig：化次，如的导逋时间tarfeo显然.£Ae>£7di.电压和电流波形电机两端得到的平均电压为式中P=ton/T为PWM波形的占空比，改变P(0vP<1)即可调节电机的转速。PWM脉宽调速系统如上述介绍有许多优点，但也存在缺点： 过压能力低，需保护； VT单向导电性，

4、不可逆，无制动。需要制动时，必须具有反向电流-id的通路，因此应再设置一个电力晶体管。二、可逆PWM换器可逆PW暗换器主电路有H型、T型多种形式，最常用的是桥式(亦称H型)电路，如下图所示。这时，电动机M两端电压的极性随开关器件基极驱动电压极性的变化而改变，其控制方式有双极式、单极式、受限单极式等多种，这里只着重分析最常用的双极式控制的可逆PW旋换器。(-)双极式可逆乾M变换器L主电路结构qa令大为空晶EU7LmF>'匠'日一4个毓流二®雷mPa2.工作状态与波形正向运行：在0<t<ton期间，Ug1=Ug4为正，VT1、VT4导通，Ug2=Ug3为

5、负，VT2、VT3截止，电流id沿回路1流通，电动机M两端电压UAB=+Us;在ton<tvT期间，Ug1=Ug4为负，VT1、VT4截止；由于电感储存很大能量，放电，维持电流方向不变，这时通过VD2、VD3续流，并钳位使VT2、VT3保持截止，电流id沿回路2流通，电动机M两端电压UAB=Us。正向运行电流流向:反向运行：先分析tontT阶段在ton<t<T期间，Ug2=Ug3为正，VT2、VT3导通，Ug1=Ug4为负，使VT1、VT械止，电流-id沿回路3流通，电动机M两端电压UAB=Us;在Tvt<T+ton(下一周期的0<t<ton)期间，Ug2=

6、Ug3为负，VT2、VT3截止，VD1、VD4续流，并钳位使VT1、VT4截止，电流-id沿回路4流通，电动机M两端电压UAB=+Us。反向逐行电流流向三哧式可逆E'l卷春输出波形正向电至运行派理反向电型逐行演一形 输出平均电压双极式控制可逆PWMfe换器的输出平均电压为fJ”以=?化-甘uq寸-1厂=pi,心=*Sl_1TT壬。三1为占空比当二>0时，ton>T/2,Ud=+,电机正转；当二<0时，ton<T/2,Ud=-,电机反转；当二=0时，ton=T/2,电机停止。注意：当电机停止时电枢电压并不等于零，而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因而电流也是交变的。这个交变电流的平均值为零，不产生平均转矩，徒然增大电机的损耗，这是双极式控制的缺点。但它也有好处，在电机停止时仍有高频微振电流，从而消除了正、反向时的静摩擦死区，起着所谓“动力润滑”的作用。双极式可逆PWMtJ动时情况比较复杂，根据VT3、VT2的通断情况，电机可能处在能耗制动、再生发电或反接制动，产生制动时一定具备上述其中一个制动过程。 性能评价双极式可逆PW暗换器的优点:a）电流一定连续；b）可使电机在四象限运行；c）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；d）低速平稳性好，系统的调速范围可达1:20000左右；e）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于