pwm運動控制課程設計報告(編輯修改稿)
2025-05-11 04:42 本頁面
【文章內容簡介】 電力電子器件（以下以電力晶體管為例）和四個續(xù)流二極管組成的橋式電路，這種電路只需要單極性電源，所需電力電子器件的耐壓相對較低，但是構成調速系統(tǒng)的電動機電樞兩端浮地。 H型PWM變換器電路 圖43 H型PWM變換電路 H型變換器電路在控制方式上主要采用雙極式可逆PWM變換器，其主電路如圖41（b）所示。四個電力晶體管分為兩組，VT1和VT4為一組，VT2和VT3為一組。同一組中兩個電力晶體管的基極驅動電壓波形相同，即，VT1和VT4同時導通和關斷；，VT2和VT3同時導通和關斷。而且，和，相位相反，在一個開關周期內VT1，VT4和VT2，VT3兩組晶體管交替地導通和關斷，變換器輸出電壓在一個周期內有正負極性變化，這是雙極式PWM變換器的特征，也是“雙極性”名稱的由來。由于電壓極性的變化，使得電樞回路電流的變化存在兩種情況，其電壓、電流波形如圖44所示圖44 雙極式PWM變換器電壓和電流波形 （a）電動機負載較重時?。╞）電動機負載較輕時 如果電動機的負載較重，平均負載電流較大，在時，和為正，VT1和VT4飽和導通；而和為負，VT2和VT3截止。這時，加在電樞AB兩端，電樞電流沿回路１流通（見圖44（b）），電動機處于電動狀態(tài)。在時，和為負，VT1和VT4截止；和為正，在電樞電感釋放儲能的作用下，電樞電流經二極管VD2和VD3續(xù)流，在VD2和VD3上的正向壓降使VT2和VT3的ce極承受反壓而不能導通，電樞電流沿回路２流通，電動機仍處于電動狀態(tài)。有關參量波形圖示于圖41（a）。如果電動機負載較輕，平均電流小，在續(xù)流階段電流很快衰減到零，即當時。于是在時，VT2和VT3的ce極兩端失去反壓，并在負的電源電壓（）和電動機反電動勢E的共同作用下導通，電樞電流反向，沿回路３流通，電動機處于反接制動狀態(tài)。在（）時，和變負，VT2和VT3截止，因電樞電感的作用，電流經VD1和VD4續(xù)流，使VT1和VT4的ce極承受反壓，雖然和為正，VT1和VT4也不能導通，電流沿回路４流通，電動機工作在制動狀態(tài)。當時，VT1和VT4才導通，電流又沿回路１流通。有關參量的波形示于圖44（b）。 這樣看來，雙極式可逆PWM變換器與具有制動作用的不可逆PWM變換器的電流波形差不多，主要區(qū)別在于電壓波形；前者，無論負載是輕還是重，加在電動機電樞兩端的電壓都在和之間變換；后者的電壓只在和0之間變換。這里并未反映出“可逆”的作用。實現(xiàn)電動機制可逆運行，由正、負驅動電壓的脈沖寬窄而定。當正脈沖較寬時，電樞兩端的平均電壓為正，在電動運行時電動機正轉；當正脈沖較窄時，平均電壓為負，電動機反轉。如果正、負脈沖寬度相等，平均電壓為零，電動機停止運轉。因為雙極式可逆PWM變換器電動機電樞兩端的平均電壓為 若仍以來定義PWM電壓的占空比，則雙極式PWM變換器的電壓占空比為 改變即可調速，的變化范圍為。為正值，電動機正轉；為負值，電動機反轉；，電動機停止運轉。在時，電動機雖然不動，但電樞兩端的瞬時電壓和流過電樞的瞬時電流都不為零，而是交變的。這個交變電流的平均值為零，不產生平均轉矩，徒然增加了電動機的損耗，當然是不利的。但是這個交變電流使電動機產生高頻微振，可以消除電動機正、反向切換時的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用，有利于快速切換。 雙極式可逆PWM變換器的優(yōu)點是：電流一定連續(xù)，可以使電動機實現(xiàn)四象限動行；電動機停止時的微振交變電流可以消除靜摩擦死區(qū)；低速時由于每個電力電子器件的驅動脈沖仍較寬而有利于折可靠導通；低速平穩(wěn)性好，可達到很寬的調速范圍。雙極式可逆PWM變換器存在如下缺點；在工作過程中，四個電力電子器件都處于開關狀態(tài)，開關損耗大，而且容易發(fā)生上、下兩只電力電子器件直通的事故，降低了設備的可靠性。鑒于以上分析，本設計這里所采用的是技術性能較好、經常采用的雙極性雙極式脈寬放大器的電路如圖45所示。H橋級聯(lián)型多電平變換器
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