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直流电机-PWM调速课件

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1、直流电机,PWM调速,脉冲宽度调制 - Pulse Width Modulation,利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术应用：测量、通信、功率控制与变换,PWM,PWM,PWM变换器和PWM-M系统开环机械特性脉宽调制原理脉冲宽度调制（PWM）是通过功率管的开关作用，将恒定直流电压转换成频率一定，宽度可调的方波脉冲电压，通过调节脉冲电压的宽度而改变输出电压平均值的一种功率变换技术。由脉宽调制器向电机供电的系统称为脉宽调速系统，简称PWM-M调速系统。,图3-1 PWM-M调速系统 (a)系统原理图 (b)输出电压波形,6,改变占空比的方法,7,二、脉宽调制变换器 PWM变换器分：不可逆和可逆两类。可逆变换器分：双极式、单极式和受限单极式多种。（一）不可逆PWM变换器 1、无制动作用的PWM变换器（1）电路组成图3-2所示为变换器的主电路原理图。采用全控型的GTR代替半控型的晶闸管，电源电压Us为不可控整流电源，采用大电容C滤波，VD在VT关断时为电枢提供续流回路。,8,改变,（0,9,2、有制动作用的PWM变换器（1）电路组成需制动时须有反

2、向电流-id的通路，应设置控制反向的第二个电力晶体管，形成VT1和VT2交替开关的电路，如图（a）所示。电路由VT1和VT2，VD1和VD2组成。VT1是主管，起控制作用；VT2是辅助管，构成电机的制动电路。,如在电动运行中要降低转速，则应使Ub1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使Ud降低，由于惯性作用，转速和反电势还来不及变化，造成EUd。这时希望VT2能发挥作用。制动过程分析：在tontT阶段。由于Ub2变正，VT2导通，E-Ud产生反向电流-id沿回路3通过VT2流通，产生能耗制动，直到t=T止。在TtT+ton阶段。VT2截止，-id沿回路4通过VD1续流，对电源回馈制动，同时在VD1上的压降使VT1不能导通。结论：在整个制动状态中，VT2、VD1轮流导通，而VT1始终截止，电压和电流波形示于图3-3（c）。反向电流的制动作用使电机转速下降，直到新的稳态。,14,（2）工作原理当0tton时，Ub1和Ub4为正，晶体管VT1和VT4饱和导通，而Ub2和Ub3为负，VT2和VT3截止。这时+Us加在电枢AB两端，UAB=US，电枢电流id沿回路1流通。当tontT 时，

3、Ub1和Ub4变负，VT1和VT4截止；Ub2、Ub3变正，但VT2、VT3并不能立即导通，因在电枢电感释放储能的作用下，id沿回路2经VD2，VD3续流，VD2、VD3上的压降使VT2和VT3的 c-e端承受反压，这时UAB=-US。UAB在一个周期内正负相间，双极式PWM变换器的特征，其电压、电流波形示于图3-5。,15,UAB的正、负变化，使电流存在两种情况，如图3-5中的id1和id2。 id1相当于负载较重情况，平均电流大，在续流阶段电流仍维持正方向，电机始终工作在电动状态。 id2相当于负载很轻的情况，平均电流小，在续流阶段电流很快衰减到零，于是VT2和VT3的c-e两端失去反压，在(-Us)和电枢反电势的合成作用下导通，电枢电流反向，沿回路3流通，电机处于制动状态。同理，在0tton期间，负载轻时，电流也有一次倒向。,17,结论：双极式可逆PWM变换器的电流波形和不可逆但有制动电流通路的PWM变换器差不多。怎样才能反映出“可逆”的作用呢？这要视正、负脉冲电压的宽窄而定。当正脉冲较宽时，tonT2，则电枢两端的平均电压为正，电机正转。当正脉冲较窄时，tonT2，平均电压为负，电机反转。当正、负脉冲宽度相等，ton=T2，平均电压为零，电动机停止。图3-5所示的电压、电流波形都是在电动机正转时的情况。,

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