课程导学与第一章-第4讲

§1-3直流电的脉宽调制（

）调速Ud

0直流脉宽调制（

）原理直流电源电压恒定下，通过电子开关通、断，使施加在电机端部脉冲电压平均值的变化，实现直流电机调压

调速——斩波调速。斩波电路IdUdLdDFVUd

0UddItofftonT§1-3直流电的脉宽调制（

）调速占空比电机电压负载电压系数即调节占空比即可调压调速Ud

0IdUdLdDFVUd

0UddItofftonTT

t

ontUd

Udo

on

U

doUdoT

Ud

GTO

1kHz直流脉宽调制调速优点提高系统功率因数(采用不控整流实现AC-DC变换）减少谐波（谐波高频化）提高系统动态响应速度——与斩波器开关频率有关。20kHzGTR

2

4kHzMOSFET

100kHz自关断器件作斩波器时可逆脉宽调制调速直流脉宽调制调速可区分为不可逆脉宽调制调速(不

)§1-3可逆脉宽调制调速（一）主电路结构——H型桥H型桥可在单一

Us

供电下使电机获得两个方向电流，实现转矩可逆四个高频自关断器件各反并联四个快速恢复二极管（VD1~VD4)构成续流通路。可逆脉宽调制调速（二）控制按各开关元件通、断控制信号不同，分为单极性控制双极性控制”，控制四开关触发1、单极性控制控制方式采用“极性电压Uc信号分配。---

(不详

)可逆脉宽调制调速UAMub1b2uub3ub4VT1VT3VT2VT4VD1VD2VD3VD4ABUS0t1

T10t1

Tub1

1ub21

0tTub3

1

t1

Tub4Uc

0VT1、VT2互补通、断VT3截止，VT4开通电机电压U

A

恒为B()、A()，单一极性，电机正转UAMb1u

ub2b3uub4VT1VT2VT3VT4VD1VD2VD3VD4ABUS10t1

T10t1

Tub3ub10t1

Tub

2

1

t1

Tub4可逆脉宽调制调速Uc

0VT3、VT4互补通、断VT1截止，VT2开通电机电压U

A

恒为B()、A()，单一极性，电机反转可逆脉宽调制调速2双极性控制控制原则两对角线器件为一组（VT1、VT4与VT2、VT3）同组施加相同驱动信号（u

b

1,4

与u

b

2,3

），同时通断两组驱动信号互补可逆脉宽调制调速正半周（

0

t

t1

）电机电压

U

A

0

（B→A）负半周（t1

t

T

）电机电压

U

A

0

（A→B）即一个周期内可获得两个方向电压极性，称双极性。正、负半周平均，得确定极性UA的平均电压

，使电机获得确定方向转矩。+__+可逆脉宽调制调速工作过程分析时注意：构成“开关对”的两管开关状态互锁(一管导通时其管压降为另一管的反偏电压)例可逆脉宽调制调速工作过程_+IaEa电机运行工况Ia

与Ea

反向,电能送入电机,电机作电动运行,Ia

与Ea

同向,电能从电机送出,电机作发电(制动)运行.制动又分∶能耗制动,再生制动,反接制动等。可逆脉宽调制调速

MVT1VT2VT3VT4VD1VD3VD4ABUSIEaaIIIVD2ub1,

4b

2,3

2

3u

0

VT

,VT

断（1）0

t

t10

VT1

,VT4

通I

a

,

EaU

s

Ea

）工作过程（设→I在(U

s

E

a

)

0

作用下形成电流

a

路径Ⅰ→

反向→电机作电动运行可逆脉宽调制调速USEaIa维持电流方向不能突变→VD2、VD3通→续流→VT2、VT3反偏，断→形成电流

Ia

路径ⅡEa

T（2）ub1,4ub

2,3t1

t

T

0

→VT1、VT4断，切断电源Us

；0

→应VT2、VT3通，→但电枢电感自感电势Ldia

/dt作用→

Ia

与 反向→电机仍作电动运行→使Ldia

/dt很快衰减为零，为Ia

换向创造条件（设在t1

t2

时刻断流）。可逆脉宽调制调速aIUSEat2RI

Us

EaaIa

□Ea（3）t2

t

T时刻路径Ⅱ断流→VD2、VD3断→VT2、VT3反偏

，通→

Ea在（

Us

）作用下产生大值冲击电流形成电流路径III→同向→电机作反接制动至下周期（

T

t1

）时刻t2同向→再生制动（能量断流→VT1、VT4得以导通，进入下一周期（

，路径Ⅳ可逆脉宽调制调速IaUSEau

0

应VT

、VTb1,

4

1

4Ldi

/dtEI

aI

a、E

a回馈电源Us

）→直至Ea

Ldia

/dt

）

Us（4）

T

t

T

t1u

b

2,3

0VT

2、VT

3断通→但在a续流及反电势a共同作用下电流方向不变→VD1、VD4通→形成电流Ia

路径Ⅳ→可逆脉宽调制调速AssssTTU

t1

U

(T

t1

)

U负载电压系数

UA

2

t1

1=

-1

~

0

~

+1Us

T输出电压一周期内瞬时电压为双极性，平均值

UA

(2

t1

1)U

UTU

AUsU

A1tTt-Us电机

，但瞬时电压波形→可逆脉宽调制调速正/反转控制当t1

T

/2

0

UA

0

正半周□正转趋势→

→转子抖动（微振），起动力润滑作用，负半周□反转趋势有利减少起动静摩擦。1

At

T

/2,平均值U

0

电机反转t1

T

/2,平均值UA

0

电机正转当双极性控制时正/反转通过（占空比）控制t1T可逆脉宽调制调速3、单极性/双极性控制性能比较1正/反转控制双极性只需改变

t1

位置（占空比

），方便单极性除基极驱动信号处，还需极性电压

Uc

，复杂低速时小值电枢电压UA

获取机理单极性时最低电压UA由最小脉冲宽度控制，但基极驱2动脉冲过窄将影响开关元件可靠导通，故有最小脉宽、最低U

A最低速度限制。双极性电枢电压靠正、负半周对消实现，此时正、负半有使