脉宽调制变换器

时间:2023-03-14作者:佚名
一、不可逆PWM变换器
脉宽调制变换器
脉宽调制变换器
脉宽调制变换器
电机两端得到的平均电压为
脉宽调制变换器
式中 ρ= ton / T 为 PWM 波形的占空比, 改变 ρ( 0 ≤ ρ < 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:
① 过压能力低,需保护;
② VT单向导电性,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变换器
可逆PWM变换器主电路有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PWM变换器。
脉宽调制变换器
2. 工作状态与波形
① 正向运行:
·在 0 ≤ t ≤ ton 期间, Ug1 =Ug4为正, VT1 、 VT4导通, Ug2 =Ug3为负,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 ≤ t ≤ T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 。
脉宽调制变换器
② 反向运行:先分析 ton→T 阶段
·在ton ≤ t ≤ T 期间, Ug2 = Ug3 为正, VT2 、 VT3导通, Ug1 =Ug4为负,使VT1 、 VT4截止,电流 – id 沿回路3流通,电动机M两端电压UAB = – Us ;
·在 T≤ t ≤ T ton ( 下一周期的0 ≤ t ≤ ton ) 期间, Ug2 = 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 。
脉宽调制变换器
脉宽调制变换器
④ 输出平均电压
双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为
脉宽调制变换器
脉宽调制变换器为占空比

·当脉宽调制变换器 > 0时, t on > T/2 ,Ud = ,电机正转;
·当脉宽调制变换器 < 0时, t on < T/2 ,Ud = -,电机反转;
·当脉宽调制变换器 = 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PWM制动时情况比较复杂,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。
⑤ 性能评价
·双极式可逆PWM变换器的优点:
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,有利于保证器件的可靠导通。
·双极式可逆PWM变换器的缺点:
a)在工作过程中,4个大功率晶体管可能都处于 开关状态,开关损耗大;
b)在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故,为了防止上述情况,在上、下桥臂的驱动脉冲之间,应设置逻辑延时。

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