【文章內(nèi)容簡介】 上產(chǎn)生的壓降使VT1承受反壓而不能導(dǎo)通。在整個制動狀態(tài)中，VT2和VD1輪流導(dǎo)通，VT1始終截止，此時電動機處于發(fā)電狀態(tài)，電壓和電流波型圖25（c）。反向電流的制動作用使電動機轉(zhuǎn)速下降，直到新的穩(wěn)態(tài)。圖25 具有制動作用的不可逆PWM變換電路這種電路構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)還存在一種特殊情況，即在電動機的輕載電動狀態(tài)中，負載電流很小，在VT1關(guān)斷后（即期間）沿回路2徑VD2的續(xù)流電流很快衰減到零，如在圖25（d）中的期間的時刻。這時VD2兩端的壓降也降為零，而此時由于為正，使VT2得以導(dǎo)通，反電動勢E經(jīng)VT2沿回路3流過反向電流，產(chǎn)生局部時間的能耗制動作用。到了期間，VT2關(guān)斷，又沿回路4經(jīng)VD1續(xù)流，到時衰減到零，VT1在作用下因不存在而反壓而導(dǎo)通，電樞電流再次改變方向為沿回路１經(jīng)VT1流通。在一個開關(guān)周期內(nèi)，VTVDVTVD1四個電力電子開關(guān)器件輪流導(dǎo)通，其電流波形示圖25（d）。綜上所述，具有制動作用的不可逆PWM變換器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，電動機電樞回路中的電流始終是連續(xù)的；而且，由于電流可以反向，系統(tǒng)可以實現(xiàn)二象限運行，有較好的靜、動態(tài)性能。由具有制動作用的不可逆PWM變換器構(gòu)成的直流調(diào)速系統(tǒng)，電動機有兩種運行狀態(tài)，在電動狀態(tài)下，依靠電力晶體管VT1的開和關(guān)兩種狀態(tài)，在發(fā)電制動狀態(tài)下則依靠VT2的開和關(guān)兩種狀態(tài)。兩種工作狀態(tài)下電路電壓平衡方程式都分為兩個階段，情況同簡單的不可逆的PWM變換器電路相同，即在期間為式，在期間為式　，只不過兩種狀態(tài)下電流的方向相反，即在制動狀態(tài)時為。可逆PWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式有T型和H型兩種，其基本電路如圖26所示，圖中（a）為T型PWM變換器電路，（b）為H型PWM變換器電路。 圖26 可逆PWM變換器電路 （a）T型　　 （b）H型 T型電路由兩個可控電力電子器件和與兩個續(xù)流二極管組成，所用元件少，線路簡單，構(gòu)成系統(tǒng)時便于引出反饋，適用于作為電壓低于50V的電動機的可控電壓源；但是T型電路需要正負對稱的雙極性直流電源，電路中的電力電子器件要求承受兩倍的電源電壓，在相同的直流電源電壓下，其輸出電壓的幅值為H型電路的一半。H型電路是實際上廣泛應(yīng)用的可逆PWM變換器電路，它由四個可控電力電子器件（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(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)的電動機電樞兩端浮地。H型變換器電路在控制方式上分為雙極式、單極式和受限單極式三種。（1）雙極式可逆PWM變換器：雙極式可逆PWM變換器的主電路如圖23（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(qū)動電壓波形相同，即，VT1和VT4同時導(dǎo)通和關(guān)斷；，VT2和VT3同時導(dǎo)通和關(guān)斷。而且，和，相位相反，在一個開關(guān)周期內(nèi)VT1，VT4和VT2，VT3兩組晶體管交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，變換器輸出電壓在一個周期內(nèi)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27所示。圖27 雙極式PWM變換器電壓和電流波形 （a）電動機負載較重時 （b）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(dǎo)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27（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(jīng)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(dǎo)通，電樞電流沿回路2流通，電動機仍處于電動狀態(tài)。有關(guān)參量波形圖示于圖27（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(dāng)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(dǎo)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(jīng)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(dǎo)通，電流沿回路4流通，電動機工作在制動狀態(tài)。當(dāng)時，VT1和VT4才導(dǎo)通，電流又沿回路1流通。有關(guān)參量的波形示于圖27（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(qū)動電壓的脈沖寬窄而定。當(dāng)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(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時，平均電壓為負，電動機反轉(zhuǎn)。如果正、負脈沖寬度相等，平均電壓為零，電動機停止運轉(zhuǎn)。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(diào)速，的變化范圍為。為正值，電動機正轉(zhuǎn)；為負值，電動機反轉(zhuǎn)；，電動機停止運轉(zhuǎn)。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(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增加了電動機的損耗，當(dāng)然是不利的。但是這個交變電流使電動機產(chǎn)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。 參數(shù)設(shè)計 IGBT管的參數(shù)IGBT（Insulated Gate Bipolor Transistor）叫做絕緣柵極雙極晶體管。這種器件具有MOS門極的高速開關(guān)性能和雙極動作的高耐壓、大電流容量的兩種特點。其開關(guān)速度可達1mS，額定電流密度100A/cm2，電壓驅(qū)動，自身損耗小。其符號和波形圖如圖26所示。設(shè)計中選的IGBT管的型號是IRGPC50U,它的參數(shù)如下：管子類型：NMOS場效應(yīng)管極限電壓Vm：600V極限電流Im：27 A耗散功率P：200 W 額定電壓U：220V額定電流I：圖28 IGBT信號及波形圖 緩沖電路參數(shù)如圖23(b)所示，H橋電路中采用了緩沖電路，由電阻和電容組成。 IGBT的緩沖電路功能側(cè)重于開關(guān)過程中過電壓的吸收與抑制，這是由于IGBT的工作頻率可以高達3050kHz；因此很小的電路電感就可能引起頗大的，從而產(chǎn)生過電壓，危及IGBT的安全。逆變器中IGBT開通時出現(xiàn)尖峰電流，其原因是由于在剛導(dǎo)通的IGBT負載電流上疊加了橋臂中互補管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流，所以在此二極管恢復(fù)阻斷前，剛導(dǎo)通的IGBT上形成逆變橋臂的瞬時貫穿短路，使出現(xiàn)尖峰，為此需要串入抑流電感，即串聯(lián)緩沖電路，或放大IGBT的容量。緩沖電路參數(shù)：經(jīng)實驗得出緩沖電路電阻R=10K；電容。 泵升電路參數(shù) 如圖26所示，泵升電路由一個電容量大的電解電容、一個電阻和一個VT組成。泵升電路中電解電容選取C=2000；電壓U=450V；VT選取IRGPC50U 型號的IGBT管；電阻選取R=20。直流調(diào)速總圖第3章PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路設(shè)計 SG3525的應(yīng)用集成脈寬調(diào)制控制器SG3525是控制電路的核心，它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，適合于各種開關(guān)電源、斬波器的控制。本實驗電路中用SG3525產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號作為IGBT的驅(qū)動信號，其外圍電路接線圖見圖31。圖31 SG3525外圍電路接線圖 SG3525芯片的主要特點SG3525為美國Silicon General公司生產(chǎn)的專用PWM控制集成電路，如圖32所示。圖32 SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，其內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護電路等。調(diào)節(jié)Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個幅度相等、頻率相等、相位相互錯開180度、占空比可調(diào)的矩形波（即PWM信號）。它適用于各開關(guān)電源、斬波器的控制。輸出級采用推挽輸出，雙通道輸出，占空比050%,灌拉電流峰值可達500mA?？芍苯域?qū)動功率MOS管，工作頻率高達400KHz，具有欠壓鎖定、過壓保護和軟啟動振蕩器外部同步、死區(qū)時間可調(diào)、PWM瑣存、禁止多脈沖、逐個脈沖關(guān)斷等功能。該電路由基準(zhǔn)電壓源、震蕩器、誤差放大器、PWM比較器與鎖存器、分相器、欠壓鎖定輸出驅(qū)動級，軟啟動及關(guān)斷電路等組成，可正常工作的溫度范圍是0700C。 V士1%，工作電壓范圍很寬，為8V到35V. SG3525引腳各端子功能SG3525采用16端雙列直插DIP封裝，各端子功能介紹如